DEPARTAMENTO DE ARQUITECTURA Y CONSTRUCCIONES NAVALES. ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS NAVALES UNIVERSIDAD POLITECNICA DE MADRID TESIS DOCTORAL ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER Autor: D. José Luís Aguilar Vázquez. Ingeniero Naval por la Universidad Politécnica de Madrid Director de Tesis: D. Luis Pérez Rojas, Doctor Ingeniero Naval por la Universidad Politécnica de Madrid. Catedrático de Teoría del Buque. E.T.S.I.N. Abril – 2012
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DEPARTAMENTO DE ARQUITECTURA Y CONSTRUCCIONES NAVALES.
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS NAVALES
UNIVERSIDAD POLITECNICA DE MADRID
TESIS DOCTORAL
ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT
CARRIER
Autor: D. José Luís Aguilar Vázquez.
Ingeniero Naval por la Universidad Politécnica de Madrid
Director de Tesis: D. Luis Pérez Rojas,
Doctor Ingeniero Naval por la Universidad Politécnica de Madrid.
Catedrático de Teoría del Buque. E.T.S.I.N.
Abril – 2012
iii
Tribunal nombrado por el Magfco. y Excmo. Sr. Rector de la Universidad Politécnica
de Madrid, el día______ de________________________ de 201_ .
Presidente: D. _______________________________________________________ Vocal: D. _______________________________________________________ Vocal: D. _______________________________________________________ Vocal: D. _______________________________________________________ Secretario: D. _______________________________________________________ Suplente: D. _______________________________________________________ Realizado el acto de defensa y lectura de la Tesis el día_____ de________________ de
201__ .
en ___________________________________________
Calificación: __________________________________ EL PRESIDENTE LOS VOCALES EL VOCAL SECRETARIO
iv
AGRADECIMIENTOS
A mi Director de Tesis, Profesor D. Luis Pérez Rojas, que con inteligencia y enorme paciencia ha
conseguido que esta Tesis se pudiera leer y llegara a buen puerto.
A mi amigo y compañero Antonio Barrios Gallego, cuya mente clara y ordenada, me ha
mostrado en más de una ocasión el camino a seguir.
A mis padres que me dieron la vida y a mi mujer y mis hijos que me enseñaron y ayudaron a
vivirla.
Y finalmente y en primer lugar a Quien hizo la mar con Infinita Sabiduría.
Muchas Gracias
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
INDICE iii
ÍNDICE Capítulo Página
PÁGINA DE PORTADA.
i
ÍNDICE. iii
LISTA DE SÍMBOLOS. v
1 RESUMEN / ABSTRAC. 1
2 INTRODUCCIÓN Y PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. 3
2.1. INTRODUCCIÓN. 3
2.2. ORIGEN DEL PROBLEMA. 4
2.3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. 6
2.4 OBJETIVOS. 7
2.5. TRABAJOS. 8
2.6. BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS. 12
2.7 HERRAMIENTAS Y MÉTODO. 12
3 EVOLUCIÓN DE LOS BUQUES HLC. 13
3.1 PASADO Y PRESENTE DEL BUQUE HEAVY LIFT CA-
RRIER.
13
3.2 CARACTERÍSTICAS DE LOS HLC EN EL PERIODO
2001-2004.
17
3.3 EVOLUCIÓN DE LOS CRITERIOS OPERATIVOS DE
TRANSPORTE.
26
3.4 PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DE LOS BUQUES AÑOS
2005 – 2011.
27
4 GENERACIÓN DE CARENAS. 29
4.1 BUQUE DE PARTIDA: CARENA 42. 30
4.2 MODELIZACIÓN. 31
4.3. CURVAS HIDROSTÁTICAS. 32
4.4. FRANCOBORDO. 41
4.5 CARENA 63. 70
4.6. CARENA 72. 82
4.7 CARENA 84. 90
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
INDICE iv
5 COMPARTIMENTACIÓN Y CONDICIONES DE CARGA. 98
5.1 DETERMINACIÓN DEL PESO EN ROSCA. 99
5.2 CRITERIOS DE COMPARTIMENTACIÓN. 114
5.3. CONDICIONES DE CARGA ESTÁNDAR. - RESISTENCIA
LONGITUDINAL.
139
6 ESTABILIDAD A PLENA CARGA DISEÑO. 164
6.1 ENTIDADES REGULADORAS. 165
6.2 DETERMINACIÓN DE KG MÁX. 177
6.3 DETERMINACIÓN EN CONDICIÓN ESTABLE DEL KG
MAX. CARGA EN FUNCIÓN DEL PESO DE LA CARGA.
189
6.4. DIAGRAMAS DE ESTABILIDAD. 217
6.5. ESTUDIO DE LA ESTABILIDAD DURANTE LA EMERSIÓN
E INMERSIÓN.
239
6.6. CORRECCIÓN DE LA ESTABILIDAD EXCESIVA. 253
7 ESTUDIOS FUTUROS A REALIZAR.
275
7.1. ESTUDIO DINÁMICO DE LOS BUQUES. 276
7-2. ESTUDIOS DE CORRECCIÓN ESTABILIDAD EXCESIVA. 278
8 APORTACIONES Y CONCLUSIÓN FINAL. 295
8.1. CARENAS SISTEMÁTICAS. 295
8.2. CRITERIOS DE ESTABILIDAD. 296
8.3. ÁBACOS DE ESTABILIDAD LÍMITE. 296
8.4. ESTUDIOS FUTUROS A REALIZAR. 297
8.5. CONCLUSIÓN FINAL. 299
9 BIBLIOGRAFIA Y REFERENCIAS. 301
9.1 BIBLIOGRAFÍA. 301
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
Lista de Simbolos
vii
Lista de Símbolos
Símbolo Significado BG Distancia vertical entre el CG del buque y el centro de carena BM Radio metacéntrico trasversal BML Radio metacéntrico longitudinal CONS Consumos DWT Peso muerto GM0 / GMt Altura metacéntrica transversal inicial GZ Brazo del par adrizante transversal Ixx Momento de inercia del área de flotación respecto al eje KB Cota del centro de carena sobre el plano base. KG Cota del CG a la línea base KGBW Altura del CG del lastre KGCARGA MAX KG máximo de la carga KGCONS Altura del CG del peso de consumos KGC Altura del CG de la carga KGlimite ó máximo Maximo KG aceptable s/IMO en función de la carga KGLWT Altura del CG del peso en rosca KM Altura del metacentro trasversal sobre la quilla LWT Peso en rosca (Lightship) T Periodo TE Periodo de encuentro WBW Peso del lastre WC Peso de la carga γ Aceleración ó peso específico ∆Diseño Desplazamiento de escantillonado o de diseño θ Escora (instantánea) ω ZG
ZC
Velocidad angular Altura del C.G. de la carga referida a la Cbta. del Buque. Altura del C.G. de la carga referida a la línea base del buque.
viii
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
1. RESUMEN 1
CAPÍTULO 1.- RESUMEN / ABSTRACT
1.1. RESUMEN
Se plantea la posible demanda en un futuro del transporte de grandes platafor-
mas petrolíferas semisumergibles de más de 70.000 t de peso, para perforaciones a más
de 10.000 pies de profundidad.
Estudia la estabilidad de buques Heavy Lift Carrier con mangas atípicas, capaces
de transportar estas cargas, y en algunos casos sobresaliendo por sus amuras.
Para esto se:
1. Estudia y genera posibles carenas, su compartimentación y lastre
para la inmersión o emersión de la cubierta de intemperie, a más de 10 m de pro-
fundidad para tomar o dejar la carga, optimizando el proceso.
2. Analiza la estabilidad del buque tanto en inmersión/emersión y
navegación, con máximas cargas y con altos centros de gravedad, y establece
ábacos de estabilidad límite en función de los parámetros del buque.
3. Plantea la corrección de estabilidad excesiva del buque en condi-
ciones de navegación para evitar las excesivas aceleraciones.
Los resultados obtenidos aportan ábacos que permiten, en función de los pará-
metros carga a transportar (Zg max) - Peso Carga), elegir el buque más adecuado, ca-
paz de efectuar la inmersión, emersión, y navegación, y plantea acciones futuras de in-
vestigación.
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
1. RESUMEN 2
1.2. ABSTRACT
This work raises the potential demand in the future, to transport large semi-
submersible oil rigs over 70,000 tonnes of weight for drilling to 10,000 feet deep. Study
vessel stability Heavy Lift Carrier with atypical breadths capable of carrying these bur-
dens, and in some cases standing out for their bows.
1. Examines possible hulls, their partitioning and ballast for immer-
sion or emersion of the weather deck, more than 10 m deep to take –loading
(lifting) - or leave (off- loading).
2. Analyzes the stability of the vessel both immersion / emersion
and navigation, with maximum loads with high centers of gravity and stability
limit states abacus according to the parameters of the ship.
3. Correction raises the stability of the ship over navigation to pre-
vent excessive accelerations.
The results allow, in terms of cargo transport parameters (Zg max) - Weight
Load), choosing the most suitable vessel capable of carrying out the immersion, emer-
sion, and navigation, and suggests future research activities.
Tesis Doctoral:“ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
2. INTRODUCCIÓN 3
CAPÍTULO 2.- INTRODUCCIÓN Y PLANTEAMIENTO DEL PROBL EMA
2.1. INTRODUCCIÓN.
En vías de agotamiento de los campos petrolíferos a profundidades inferiores a
1000 pies se ha comenzado a perforar en campos petrolíferos del Golfo de México, a
más de 10.000 pies, y se prevé que en un futuro, conforme se vayan agotando estas re-
servas petrolíferas, es posible que se continúen perforando a cotas superiores, lo que
hace prever plataformas semisumergibles cada vez mayores y más sofisticadas.
La demanda de transporte de estas grandes plataformas petrolíferas semisumer-
gibles de más de 60.000 t. de peso, así como otros grandes artefactos propios del campo
energético (plataformas de producción, etcétera), nos lleva a estudiar la estabilidad sufi-
ciente de estos HLC para afrontar el transporte de las mismas en condiciones de seguri-
dad.
Los buques tradicionalmente llamados Lift Carrier han sido buques utilizados
para el transporte de yates, pequeñas embarcaciones de recreo y de algunos artefactos de
dimensiones reducidas o al menos limitadas a los medios de izada o deslizamiento dis-
ponibles en los muelles de embarque. Al aumentar las dimensiones y el peso muerto de
los buques LC aumentó también el peso de la carga a transportar, así como la altura del
C.G. de la misma. Sin embargo ya no era posible con los nuevos HLC posicionar la
carga en cubierta y el trincaje de la misma con los medios convencionales tanto de izada
como de trincaje.
El estudio de los procesos de carga y descarga de estos buques llevó a los inge-
nieros a estudiar la maniobra en la que el buque opera semisumergido para situarse por
debajo de la quilla del flotador a transportar y posicionando la cubierta de carga en ca-
lados de más de 10 metros de profundidad. Esta característica operativa abrió durante la
guerra del Golfo nuevos segmentos de mercado como ha sido el trasporte de buques de
guerra con graves averías y pesos de hasta 7.000 toneladas de desplazamiento, y su
transporte hasta bases situadas a miles de millas, como el transporte del USS COLE
desde el Golfo de Aden hasta Pescagoula Miss. USA.
Tesis Doctoral:“ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
2. INTRODUCCIÓN 4
Desde principio de este siglo, el mercado de los buques Heavy Lift Carrier ha
seguido evolucionado impulsado por la demanda para el transporte de artefactos offsho-
re utilizados en el campo energético, tales como plataformas petrolíferas semisumergi-
bles, de producción y de perforación de mayores dimensiones, con destino a los campos
petrolíferos, entre otros, del Mar del Norte, Golfo de México, Brasil y Nigeria, y a asti-
lleros para su reparación y modificación, entrando en este mercado nuevos operadores
que han transformado grandes petroleros en lift carrier. Así mismo han surgido otros
tipos de transporte tales como el transporte de buques de guerra (P.D. dragaminas), a
zonas de operaciones navales, reportándolos a la terminación de sus operaciones a las
bases de origen.
La explotación de los dos primeros buques de peso muerto en el entorno de las
50.000 TM puso de manifiesto posibilidades de transporte hasta ahora impensables pero
también han puesto en evidencia limitaciones notables que la actual demanda de buques
intenta subsanar. El objetivo es establecer criterios básicos que ayuden a resolver en
fase de proyecto los posibles problemas de estabilidad.
La información sobre los buques que en la actualidad están operando en la prin-
cipal compañía especializada en este tipo de fletes y la posible demanda de artefactos
offshore por los operadores de las explotaciones energéticas permiten vislumbrar las
posibles características del buque que puede dar respuesta a este mercado.
2.2. ORIGEN DEL PROBLEMA.
Tres acontecimientos ilustran el origen de esta tesis doctoral:
1. Una compañía armadora aumenta la manga de un buque al poco tiempo de su
puesta en servicio.
Uno de los primeros grandes HLC ha sido el buque BLUE MARLIN que tras un
breve periodo de explotación, es retirado por el armador y procede aumentar su manga
en 21 metros, pasando su peso muerto de 57.021 tm a 78.000 tm.
Tesis Doctoral:“ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
2. INTRODUCCIÓN 5
Así mismo en el mismo periodo de tiempo, una compañía de bandera china en
buques LC, contrata la construcción de dos buques: el buque Tai An Kou y su gemelo el
buque Kang Sheng Kou. Inmediatamente después de su puesta en servicio el Tai An
Kou es retirado del servicio, llevado a un astillero y se le aumenta la manga de 32,2 m
hasta 36 m, al objeto de aumentar la estabilidad y el peso muerto. El buque Kang Sheng
Kou durante el año 2008 será también retirado del servicio para modificar la manga al
igual que su gemelo.
2. Seguridad en el proceso de lastrado y deslastrado.
El hundimiento en Angola de un buque HLC (Mighty Servant 3) en la fase de
descarga de una plataforma semisumergible fue examinado por The Dutch Maritime
Court, autoridad independiente que estudia los desastres marítimos, recomendando al-
gunas medidas para evitar la repetición del accidente mencionado. Reconociendo que el
buque cumplía con las leyes y normativa vigentes pone en tela de juicio el proceso de
lastrado y deslastrado.
3. Estiba de la carga.
Un principio de seguridad del transporte marítimo viene puesto en entredicho: la
huella de la carga no está contenida en la cubierta sino que sobresale por fuera de los
costados, por ambas bandas. Como consecuencia estos buques con determinadas esti-
vas de la carga, sobresaliendo por las amuras más de 20 metros y con escoras superiores
a 10 grados, harían inviable la navegación.
Finalmente, una larga conversación con un marino que había realizado un largo
viaje transportando una carga comprometida en un HLC, y mi experiencia en la prueba
de buques, originó mi curiosidad para estudiar el comportamiento de los buques UHLC,
plantear la corrección de estabilidad excesiva de estos buques en condiciones de nave-
gación y plantear posibles investigaciones futuras en relación con el análisis dinámico
de estos buques.
Tesis Doctoral:“ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
2. INTRODUCCIÓN 6
2.3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.
En un buque el peso muerto es un parámetro que nos define la capacidad del
transporte. En un HLC, la carga no solamente viene determinada por su peso, sino tam-
bién por su C. G. y por la geometría de la misma (forma). Esto condicionará el plan-
teamiento del problema. Generalizar la carga (peso y C.G.) nos llevará a renunciar a la
“forma” de la misma, y en definitiva a determinar en muchos casos la acción del viento
sobre la misma. Como contrapartida la determinación de la estabilidad vendrá a com-
pensar el problema anteriormente formulado. La acción de las estructuras cerradas en
cubierta, vinculadas al buque, mejorarán en muchos casos la estabilidad del mismo.
En un HLC se presentan entre otras, las siguientes peculiaridades:
a) La necesidad de un GM0 inicial suficiente para afrontar adecuadamente el
proceso de inmersión / emersión y el transporte seguro de la carga, lleva a estudiar la
disposición y tamaño de los tanques de lastre del buque.
b) Las cargas a transportar en cubierta pueden tener grandes alturas con lo que
su centro de gravedad tendrá una posición elevada lo que hace prever GZ muy peque-
ños o negativos para pequeñas escoras.
c) Por otra parte durante el proceso de inmersión de HLC para tomar la carga se
producirá una interacción entre ambos (unidad a transportar y HLC) en la que influirá
de manera decisiva tanto el peso de dicha unidad como su empuje hidrostático mientras
está siendo elevada. La situación más crítica es aquella en la que la cubierta de cierre
del HLC está ligeramente bajo la superficie del agua y la carga gravita totalmente sobre
ella, sin que su peso esté parcialmente “aliviado” por dicho empuje.
La necesidad de una cubierta sin interferencias laterales que entorpezcan la re-
cepción de la carga (cuya anchura supera a veces la manga del HLC) debe compaginar-
se con las exigencias de flotabilidad, estabilidad y control del asiento durante los proce-
sos de inmersión y emersión de este tipo de buque. Esto se resuelve disponiendo unas
torres a popa que alojen los tanques de trimado y que proporcionan el área e inercia de
Tesis Doctoral:“ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
2. INTRODUCCIÓN 7
flotación y el margen de empuje necesario mientras la cubierta de carga se encuentra
sumergida o con muy poco francobordo.
d) La navegación de estos buques debe cumplir los criterios de estabilidad, de
acuerdo con las resoluciones de IMO MSC 85/26 Add. 1 ANNEX 2 y SOLAS Ch.II-1.y
Sociedad de Clasificación “DNV Rules for classification of ships” Part 5 Ch 7 Sec. 21”
Semisumergible Heavy transport vessels y “Damage Stability of Cargo Ships” Part. 5
Ch. 2 Sec. 8.
e) Necesidad de valorar la magnitud de la manga a en relación con la estabili-
dad transversal del HLC.
Si para unos valores dados del peso y KG de la carga se aumenta la manga del
HLC manteniendo su eslora y calado operativo el volumen de carena aumenta según la
dimensión de la manga y el radio metacéntrico I/V aumentará según el cuadrado de la
manga por lo que aumentará el GM. Será conveniente estudiar los movimientos del bu-
que, y en concreto su periodo, afectados por el GM0.
2.4. OBJETIVOS
• Cuantificar la capacidad de trasporte de un HLC cualquiera que sea la
carga y su CG.
• Optimizar el lastrado del buque que nos permita modificar el CG del
sistema carga – buque.
• Estudiar la normativa de estabilidad durante todas las fases de explo-
tación del buque y ver las condiciones más adecuadas.
• La presente tesis doctoral plantea posibles estudios futuros en rela-
ción con el análisis dinámico de estos buques de ahí su importancia y relevancia.
Tesis Doctoral:“ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
2. INTRODUCCIÓN 8
2.5. TRABAJOS
La elección de los trabajos para estudiar la estabilidad de este tipo de buques lle-
vaba en primer lugar a crear unas carenas sistemáticas, que por una parte recogiese la
experiencia que hasta la fecha se tenía en este tipo de buques, tanto por los aciertos co-
mo por los defectos constatados, y por otra, estudiar las vías de optimización de los
mismos para que los resultados obtenidos fueran fiables. A pesar de las dificultades en-
contradas en los inicios, este proyecto de investigación se plantea de la siguiente mane-
ra:
1) Trata de estudiar la influencia de la manga en las características principa-
les de posibles buques HLC aumentando sistemáticamente la manga. Para esto se han
creado cuatro carenas con mangas crecientes permaneciendo fijos el resto de los pará-
metros.
2) Estudiar una compartimentación utilizando tanques pequeños, sin super-
ficies libres, situados en tres niveles y otros en cubierta a popa, que podrían mejorar la
estabilidad en las fases de inmersión /emersión y de navegación. Se considera la necesi-
dad de equipos de lastre fiables con equipos redundantes.
3) Los ábacos obtenidos de acuerdo con la normativa IMO y la capacidad
límite de transporte ponen de manifiesto, como era de esperar, que para mayores pesos
con un mayor ZGC de los mismos, cumpliendo los criterios IMO de estabilidad, necesi-
tamos buques de manga cada vez mayores. Partiendo de estos conceptos bastaría consi-
derar las dimensiones de las plataformas Offshore semisumergibles y otros artefactos en
función de su peso, posición de su centro de gravedad y dimensiones para plantearnos
las posibles características del buque capaz de realizar el transporte.
4) Para llevar a cabo la maniobra de inmersión o emersión (para recoger o
abandonar la carga) será necesario un GM0 inicial suficiente para afrontar adecuada-
mente estas maniobras.
En la maniobra de inmersión el buque debe poder sumergirse por encima de la
cubierta de cierre hasta 10 m. aprox. y el área de flotación resultante queda reducida a
Tesis Doctoral:“ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
2. INTRODUCCIÓN 9
la superficie de flotación del castillo de proa, y los tanques de trimado del buque sobre
la cubierta en la zona de popa y al área de flotación de la carga sobre cubierta. Si el ca-
lado del buque es tal que la cubierta intemperie del buque está a nivel del agua, el área
de flotación de la carga es nula y la superficie de flotación se reducirá únicamente a la
del buque, una superficie de flotación relativamente pequeña en general, lo que llevará
consigo un momento de inercia del área de flotación pequeña y volúmenes de despla-
zamiento grandes, por lo tanto el radio metacéntrico, transversal y longitudinal tendrán
valores pequeños afectando a la estabilidad del buque adrizado pudiendo alcanzar valo-
res de GZ incluso negativos para grandes desplazamientos y pequeñas escoras.
5) Para la navegación el buque debe cumplir los criterios de estabilidad
mencionados en el parágrafo 2.3. subparágrafo d).
6) Por otra parte, presenta una situación especial en relación con la escora:
hasta ahora los pocos buques construidos de los que tenemos noticia tenían una manga
entorno a los 42 metros uno y 62 metros el otro para posicionar la carga, con un franco-
bordo de verano en torno a los 3 metros. El ángulo de escora de inmersión de la cubierta
es del orden de 9º de escora. El GZ máximo, que no debe alcanzarse con un ángulo
inferior a 25ºde escora, limita las condiciones de carga, encontrando serias dificultades
para alcanzar las condiciones IMO, es decir 0,055 m. Rad en escoras de 0º a 30º. La
consideración de estos buques como “Offshore Supply Vessels” nos permite utilizar
una normativa más permisiva, es decir GZ máximo para ángulos no inferiores a 15º,
pero hay que tener en cuenta las condiciones de aplicación de este reglamento. Este te-
ma será tratado ampliamente en el Capítulo 6.
7) Valorar la influencia de las dimensiones de la manga del buque para la
estabilidad del buque de acuerdo con la normativa IMO. Antes de afrontar esta tesis
doctoral se han tenido en cuenta algunas consideraciones. Si se aumenta la manga del
HLC, permaneciendo invariables todas las demás dimensiones y los coeficientes de
forma, se puede afirmar:
a) El Volumen de Carena (V) aumentará proporcionalmente a la manga B.
Tesis Doctoral:“ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
2. INTRODUCCIÓN 10
b) El Momento de Inercia trasversal de la flotación (It) (es decir el momento de
inercia del área de la flotación respecto al plano de crujía) aumentará proporcionalmente
al cubo de la manga.
c) El Radio Metacéntrico transversal (BM), que se calcula como el cociente en-
tre It y V, habrá aumentado, por tanto, proporcionalmente al cuadrado de la manga.
d) La cota KB del centro de carena se habrá mantenido prácticamente invaria-
ble si se han mantenido los coeficientes de afinamiento de la carena por lo que el Meta-
centro Transversal inicial habrá subido una distancia igual al incremento de BM.
Si en este proceso (variación de la manga del HLC) se considera que la carga a
transportar (peso y KG) fuese la misma, para que se mantenga el calado habría que em-
barcar en el casco del HLC una cantidad de lastre igual a la diferencia entre los aumen-
tos de su desplazamiento y de su Peso en Rosca causados por el aumento de manga, lo
que sería un contrasentido, de aquí que la presente tesis doctoral haya sido orientada a
asignar cargas adecuadas a cada tipo de carena.
Por otro lado, si al aumentar la manga del HLC, manteniendo la eslora, el calado
y los coeficientes de la carena, se acepta que su Peso Muerto (capacidad de carga) au-
mentaría, habría que considerar el efecto de este incremento en el KG del conjunto: se-
guramente subiría, lo que restaría ventaja al incremento de KM.
Si por el contrario al aumentar la manga del HLC se pretendiese mantener su ca-
pacidad de carga, su desplazamiento sólo tendría que incrementarse en una cantidad
sensiblemente igual al incremento de Peso en Rosca, lo que sin duda conduciría a un
KM todavía más alto. (La inercia It puede seguir considerándose proporcional al cubo
de la manga B). Por otra parte, con esta nueva hipótesis se tendrían unas formas más
finas, lo que implicaría que el centro de carena B se elevase.
8) Prever el comportamiento de un buque de estas características en su fase
de proyecto es de por sí una necesidad hoy día en cuanto permite tomar decisiones a
tiempo. Los datos que aporta la estabilidad del buque son conditio sine qua non para la
Tesis Doctoral:“ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
2. INTRODUCCIÓN 11
viabilidad del flete pero también la necesidad de evaluar la operatividad es necesaria y
sería conveniente conocer el comportamiento del buque en la mar para el mayor número
posible de velocidades y rumbos relativos “buque - oleaje”. Lo habitual es obtener los
R.A.O. (operadores de amplitud de respuesta) o las funciones de transferencia en un
Canal de Pruebas.
9) Actualmente está muy extendido estudiar el comportamiento del buque
en la mar de acuerdo con los planteamientos realizados en el dominio de la frecuencia, y
basados en la “strip teoría” (teoría de rebanadas) tomando como guía los estudios reali-
zados por Nils Salvensen. La validez de la teoría de las rebanadas se basa en suponer
que el buque navega a velocidades moderadas en ausencia de sustentación dinámica y
que la forma de sus cuadernas varía gradualmente a lo largo de la eslora, cuya magni-
tud predomina sobre la de la manga o el calado. En el caso de nuestros buques la fiabili-
dad del método podría ser suficiente en cuanto que la velocidad es relativamente peque-
ña y no presentan cambios bruscos en las formas de carena. Sin embargo, no podemos
afirmar lo mismo en cuanto la magnitud de la eslora “predomina” sobre la manga, en
cuanto la manga alcanza valores atípicos y presenta unas formas llenas y un coeficiente
de bloque de 0,83 alejándonos de formas finas. El único camino fiable sería el estudio
en el canal de pruebas, que se hallaría fuera de esta tesis doctoral y encontraría su espa-
cio en futuras investigaciones que validen nuestra teoría.
Sin embargo, sabemos que para buques con un valor de GMo elevado el periodo
de oscilación es pequeño (frecuencia del movimiento de escora alto) y el buque nave-
gando en una mar con oleaje tendrá un comportamiento “duro”, lo que nos hace prever
el comportamiento de estos buques con mangas crecientes para mares de fuerzas 5, y 6.
A pesar de todas estas dificultades no se ha querido renunciar a sugerir acciones
y estudios futuros a realizar en relación con el análisis dinámico de los buques HLC
para evaluar algunos parámetros de comportamiento que dota de mayor valor la presen-
te tesis doctoral.
Tesis Doctoral:“ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
2. INTRODUCCIÓN 12
2.6. BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS
La bibliografía específica relativa al estudio planteado en esta tesis doctoral es
escasa y casi inexistente salvo algunos artículos y normativas que han constituido las
referencias orientativas para realizar las investigaciones.
2.7. HERRAMIENTAS Y MÉTODO
Las herramientas matemáticas e informáticas utilizadas en la tesis doctoral han
sido:
a) Ecuaciones generales de equilibrio del sólido rígido.
Nos han permitido establecer las relaciones entre los parámetros básicos que de-
finen la estabilidad. Así, por ejemplo, hemos relacionado la carga (peso y su centro de
gravedad de la misma) con el centro de gravedad del buque o con el momento de inercia
de la sección de la carga.
b) Cálculo numérico iterativo.
Utilizando el software informático MAXSURF e HYDROMAX Versión 9.5
hemos calculado todos los elementos que intervienen en los cálculos de estabilidad:
• Carenas rectas y curvas hidrostáticas
• KG máximos según diferentes criterios de estabilidad
• Curvas de estabilidad
• Condiciones de equilibrio
• Valores de los brazos KN
• Calibración de tanques
c) Generación paramétrica de la carena.
La generación de la carena se ha hecho utilizando el sistema informático FO-
RAN a partir de las formas de proa de un petrolero y de la popa de un buque militar.
Hemos realizado las transformaciones afines para obtener las dimensiones principales
(L, B, T), la transformación cuadrática para obtener el coeficiente de bloque de diseño y
el centro de carena deseado. A partir de aquí hemos utilizado las superficies IGE gene-
radas y las hemos adaptado al MAXSURF.
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
3. EVOLUCIÓN DE LOS BUQUES UHLC
13
CAPÍTULO 3.- EVOLUCIÓN DE LOS BUQUES UHLC.
3.1. PASADO Y PRESENTE DEL BUQUE HEAVY LIFT CARRIER.- CONDICIO-NES OPERATIVAS.
Los buques tradicionalmente llamados Lift Carrier han sido buques utilizados
para el transporte de yates, pequeñas embarcaciones de recreo y de algunos artefactos de
dimensiones reducidas o al menos limitadas a los medios de izada o deslizamiento dis-
ponibles en los muelles de embarque.
Los buques tipo “LASH” (Lighter Aboard Ship) son transportes de barcazas de
dimensiones concretas que funcionan como un dique flotante: se sumerge el buque has-
ta recibir las barcazas y se eleva durante el transporte. Su relación con los nuevos Heavy
Lift Carrier es puramente descriptiva en cuanto ambos utilizan el proceso de inmersión
para tomar la carga.
Al aumentar el peso muerto, las dimensiones y el peso de la posible carga alcan-
za valores altos y mientras que en un Lift Carrier tradicional la posición y amarre de la
carga sobre cubierta se podía hacer con medios de izada de superficie o medios desli-
zantes, y el amarre a la cubierta con medios relativamente sencillos, al aumentar esta
posible carga a varias decenas de miles de toneladas, el planteamiento cambia radical-
mente.
Como se ha visto, los Heavy Lift Carriers se caracterizan por su capacidad de
cargar y descargar la carga que transportan por lo que deberemos asegurar la estabilidad
en todos los procesos de carga y descarga en que tengan lugar dichas operaciones. El
tratamiento de la estabilidad en estas condiciones de carga transitorias no deberían ser
las mismas que en condiciones de navegación normales y los requerimientos de clase no
son rebajados por la brevedad del tiempo en el que el buque se encuentra en ellas. En
estas condiciones de carga se suelen aplicar los criterios de las Sociedades de Clasifica-
ción para la clasificación de artefactos de Offshore. Estas operaciones de carga y des-
carga son minuciosas y en general comprometidas.
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
3. EVOLUCIÓN DE LOS BUQUES UHLC
14
La explotación de los dos primeros buques de peso muerto en torno a las 50.000
TM, el Blue Marlin y el Black Marlin, ha puesto de manifiesto posibilidades de trans-
porte hasta ahora impensables, aunque también ha puesto en evidencia limitaciones no-
tables que la actual demanda de buques intenta subsanar. A partir de ellos sabemos que
se están desarrollando en la actualidad importantes investigaciones en algunos de los
principales canales de prueba europeos, de aquí nuestro interés en definir criterios bási-
cos que ayuden a resolver en fase de proyecto estos problemas.
La información que poseemos de los buques que en la actualidad están operando
en la principal compañía especializada en este tipo de fletes, y la demanda de artefactos
offshore por los operadores de las explotaciones energéticas nos permiten vislumbrar las
posibles características del buque tipo que puede dar respuesta a este mercado.
La demanda de transporte de este tipo de buques se ha ido incrementando más
allá de cualquier previsión y el armador del buque BLUE MARLIN lo retira de opera-
ciones apenas con tres años de explotación y procede a modificar su manga en 22 me-
tros, pasando su peso muerto de 57.021 t a 76.061 t. ¿Qué razones le han llevado a to-
mar dicha medida?
A principios del año 2000 un técnico de esta compañía entró en contacto con los
astilleros DSME (Daewoo) en Corea del Sur que estaban construyendo la plataforma
semisumergible “THUNDER HORSE” (la mayor construida por este astillero) y co-
mienzan a estudiar el posible transporte de este artefacto desde el astillero de construc-
ción a la base de operaciones situada a 16.000 millas del astillero. Las dimensiones de
esta plataforma son superiores a todas las transportadas anteriormente por esta compa-
ñía y por cualquier otra.
La compañía armadora apuesta por los transportes de estas características y des-
pués de dos años de explotación del BLUE MARLIN conoce suficientemente sus limi-
taciones de estabilidad y solicita asistencias técnicas y pruebas de transporte a Marine
Research Institute Netherlands (MARIN) en Wageningen (Holanda). Se llevan a cabo
los estudios de transporte en relación con una posible modificación de buque “BLUE
MARLIN”. El 19 Junio de ese mismo año se firma el contrato de transporte con DSME
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
3. EVOLUCIÓN DE LOS BUQUES UHLC
15
y el 19 de septiembre se firma el contrato de transformación del buque “BLUE MAR-
LIN” con los astilleros Hyundai’s Mipo en Ulsan (Corea del Sur).
La demanda del mercado de fletes que se abre en un futuro inmediato le da la ra-
zón a la compañía armadora: las limitaciones operativas de estos buques no podían ha-
cer frente al flete que el mercado empezaba a demandar y las características técnicas de
estos buques vienen desbordadas por la realidad de los hechos.
A principios del 2004 el BLUE MARLIN JUMBOISED (modificado) comienza
a operar con una plataforma semisumergible “THUNDER HORSE PLATAFORM”
impensable unos años antes y la compañía armadora bate un nuevo récord al transportar
la citada plataforma de 59.500 toneladas desde Ulsan, en Corea del Sur, hasta Corpus
Christi en los Estados Unidos entregándola el 23 de septiembre de 2004. Este transporte
ha sido realizado por el mayor buque Heavy Lift Carrier construido hasta esa fecha: el
JUMBOISED BLUE MARLIN (mod.).
Las características de esta plataforma son:
(Tabla 3-1)
Principal characteristics
Type: Semi-submersible
PDQ
Weight: 59.500 t
Length: 155.95 m
Width: 113.88 m
Height: 132.10 m
Overhang: 25.45 m on both sides
Loading: float-on
Discharging: float-off
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
3. EVOLUCIÓN DE LOS BUQUES UHLC
16
La navegación se efectuó entre el 23 de Julio y el 23 de Septiembre de 2004 si-
guiendo la ruta por el Cabo de Buena Esperanza y a una velocidad de navegación de 11
nudos. El Blue Marlin llegó al astillero de Kiewit en Corpus Christi donde esta plata-
forma terminaría su montaje.
El “Chief Executive Officier” de la compañía Dockwise Shipping of the Nether-
lands publica en Diciembre del 2004 un comunicado a sus clientes y empleados:
“No one can blame us for continuing to glow and gloat about the success
of the Blue Marlin voyage with the Thunder Horse platform. A voyage of
16.000 nautical miles, from Okpo in Korea to Ingleside in Texas. Only 60
days in the life of this magnificent piece of engineering, but 60 very essen-
tial days for our client Daewoo. It takes an oil company with a daring vi-
sion, in this case British Petroleum, to set something like this in motion and
to create something that is seemingly inconceivable to transport. It takes a
yard like Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering (DSME), with its
professional skills, to take on such a challenge.(…)
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
3. EVOLUCIÓN DE LOS BUQUES UHLC
17
3.2 CARACTERÍSTICAS DE LOS HLC EN EL PERIODO 2001 - 2005.
Durante los cinco primeros años de su puesta en funcionamiento este tipo de buque
ha ido evolucionando en función de la demanda del mercado. Podemos observar que las
dimensiones fueron aumentando y cambiando en función del transporte aunque no
siempre de la forma más conveniente. A partir del 2005 se incrementa el número de
buques con la entrada de nuevos armadores en el transporte de los heavy lift carriers.
Los buques más significativos en función de sus características son:
3.2.1. Tipo “open-deck / dual cargo vessel”
“SWAM”; “TERN”; “SWIFT”; “TEAL”
Estos buques semisumergibles “open-deck” HLC ofrecen la ventaja de tener una
doble capacidad de carga: pueden transportar pesadas cargas en cubierta y productos
no contaminantes en sus tanques de carga. Pueden, así mismo, sumergirse para tomar
y dejar la carga, y pueden tomar la carga si esta cumple con las condiciones adecuadas
con métodos tales como: Roll-on/roll-off; skid-on/skid-off; y lift-on/lift-off.
(Tabla 3-2) Principal
characteristics Swan/Tern Swift/Teal Length o.a. 180.50 m 180.82 m Length b.p. 170.95 m 170.95 m Breadth 32.26 m 32.26 m Depth 13.30 m 13.30 m Draft sailing 9.97 m 10.00 m Draft submerged 20.60 m 20.60 m Gross tonnage 22,788 t 22,835 t Deadweight 32,650 t 32,187 t Net tonnage 9,531 t 9,573 t Cargo tank capacity 32,928 cu.m 32,924 cu.m Deck space 126.80 x 31.60 m 126.80 x 31.60 m Deck load 16-20 t/sq.m 16-20 t/sq.m Speed Service 14 kn 14 kn Maximum 15.8 kn 15.8 kn Range 65 days 65 days
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
3. EVOLUCIÓN DE LOS BUQUES UHLC
18
3.2.2. Tipo Dock-type vessel
“DOCK EXPRESS” (10 unidades)
El HLC de la clase DOCK EXPRESS transporta la carga en cubierta, so-
bresaliendo ésta por ambas bandas a ocho metros de altura, asegurando un trans-
porte seguro tanto para cargas flotantes como para no flotantes. El buque está
equipado con una grúa de 500 t y equipos que facilitan la carga y descarga (roll-
on/roll-of y fork-lift )
(Tabla 3-3) Principal characteristics
Length o.a. 158.97 m Length b.p. 116.00 m Breadth 24.24 m Breadth (incl. hatchcovers) 32.27 m Depth to upperdeck 14.78 m Depth to dockdeck 7.00 m Draft floating dock 12.00 m Draft sailing 7.75 m Gross tonnage 13,110 t Deadweight 12,928 t Ro-ro capacity 2,000 t Bale/grain capacity 17,560 m Ramp length 9.50 m Ramp width 20.90 m Hoisting capacity 1 x 500 t Auxiliary hoist 33 t Speed Service 14 kn Maximum 15 kn Range 65 days
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3. EVOLUCIÓN DE LOS BUQUES UHLC
19
3.2.3. Yacht Carriers
“SUPER SERVANT” 3 & 4
“EXPLORER”
(Tabla 3-4) Principal
characteristics Super Servant 3
Super Servant 4
Length o.a. 139.09 m 169.49 m Length b.p. 130,41 m 160.41 m Breadth 32.00 m 32.03 m Depth 8.50 m 8.50 m Draft sailing 6.26 m 5.38 m Draft submer-ged
14.50 m 14.50 m
Gross tonnage 10,224 t 12,642 t Deadweight 14,138 t 17,600 t Deck space 32 x 116 m 32 x 146 m Deck load 15 t/sq.m 15 t/sq.m Speed Service 13 kn 14 kn Maximum 15 kn 15 kn Range 44 days 44 days
(Tabla 3-5) Principal characteristics
Length o.a. 158.90 m Breadth 31.00 m Depth 5.30 m Draft submerged 11.00 m Gross tonnage 19,453 t Deadweight 10,763 t
Deck space 2822.8 m 2
Deck load 15 t/sq.m Speed Service 9 kn Main engines 2 x 2780 kW Wartsila Vasa diesel engines
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
3. EVOLUCIÓN DE LOS BUQUES UHLC
20
Dos buques de la clase “SUPER SERVANTS” han sido transformados para el
transporte de yates, generalmente de lujo, por todo el mundo. La modificación introdu-
cida en el buque “SUPER SERVANT 3” y el “SUPER SERVANT 4” ha permitido el
transporte de yates de grandes dimensiones. Durante el transporte los yates son estiba-
dos en cubierta y protegidos de la mar por elevadas amuras en ambas bandas.
~135.00 40,00 10,75 8,00 25,000 4 x 3,000 20,0 2.009,10
Marine Trans-porter (2)
~175.00 40,00 10,75 8,00 35,000 4 x 3,000 20,0 2.009,10
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
3. EVOLUCIÓN DE LOS BUQUES UHLC
28
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
4. GENERACIÓN Y DERIVACIÓN DE CARENAS 29
CAPÍTULO 4- GENERACIÓN Y DERIVACIÓN DE CARENAS.
En este capítulo se tratan los resultados obtenidos, -obviando el largo proceso
experimental-, para generar unas carenas sistemáticas de la misma eslora, el mismo coe-
ficiente de bloque y con una variación de la manga en función de las necesidades de
estabilidad exigidas para el transporte de determinados pesos con C.G. similares a los
requerimientos del posible mercado de fletes. Se sabe que para muy grandes valores de
la manga es necesario un puntal adecuado que cumpla la normativa IMO. Dado que el
objetivo no era el proyecto de un buque sino estudiar las propiedades de estabilidad con
unas carenas sistemáticas se abandonó la propuesta de aumentar en cada carena el pun-
tal a la vez que la manga para de este modo obtener el buque más idóneo.
Partiendo de los parámetros de un buque operativo se ha creado la carena 42 y a
partir de ésta se han generado las carenas 63, 72 y 84.
Y, para finalizar, calculamos el francobordo de verano de cada carena y deter-
minamos el desplazamiento de cada una de ellas para el correspondiente francobordo.
4.1 BUQUE DE PARTIDA: CARENA 42
Para ilustrar las características de este tipo de buques y de acuerdo con lo tratado
en el Capítulo 1 se ha buscado información de aquellos que operan en la actualidad. La
información que tenemos de ellos es una página encontrada en la revista Offshore Ship-
ping Online básicamente divulgativa pero suficiente para poder afrontar el comienzo de
esta investigación.
Se ha intentado generar una carena con formas diferentes pero con los principa-
les parámetros lo más parecidos posibles a la carena del buque operativo, partiendo de
los parámetros básicos del mismo. Se han definido las cubiertas y la compartimentación
de acuerdo a las disposiciones generales a las que se ha tenido acceso en el mencionado
artículo.
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
4. GENERACIÓN Y DERIVACIÓN DE CARENAS 30
Las dimensiones del buque “BLUE MARLIN (sin modificar)” son:
Length overall 217, 50 m
Length PP 206,572 m
Breadth Moulded 42,003 m
Depth Moulded 13,304 m
Summer Draft 10,079 m
Deadweight 57.021 mt
Gross/Net 37.938/11.382
Submerged Depth above Deck 10,0 m
Free Deck Length 178,20 m or 157,20 m
Free Deck Area more than 7216 m2
A partir de aquí se ha estimado el peso en rosca tal como mostramos en el si-
guiente capítulo 5, parágrafo 5.1, pág. 102, llegando a un valor de aproximado 19.332 t
utilizando como información los parámetros básicos del mencionado artículo.
Así mismo se ha considerado el centro de gravedad del buque de 12,777 m, que
es el obtenido en la condición de plena carga del presente capítulo, y que utilizaremos
para el estudio de estabilidad en avería.
4.2. MODELIZACIÓN
De acuerdo con los datos anteriores el buque debe tener un desplazamiento de
76.000 t al calado de diseño de 10,079 m. Así el coeficiente de bloque de nuestras for-
mas debe ser de 0,83 para calado de diseño.
Por otro lado se ha estimado la posición longitudinal del centro de carena consi-
derando la posición del centro de gravedad del buque en correspondencia para un trima-
do y escora de cero grados.
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
4. GENERACIÓN Y DERIVACIÓN DE CARENAS 31
La generación de la carena se ha hecho a partir de las formas de un petrolero,
realizando las transformaciones siguientes para adaptarse a los parámetros arriba descri-
tos:
• Transformaciones afines para obtener las dimensiones principales (L, B, T).
• Transformación cuadrática para obtener el coeficiente de bloque de diseño y
el centro de carena deseado.
• Rediseño de la obra muerta para adaptarla a las alturas de las cubiertas
principal y castillo.
• Alisado de formas.
• Diseño y dibujo de las torres de trimado de popa.
De este modo se han obtenido unos coeficientes de diseño muy similares a los
del buque de partida.
Se ha utilizado el software informático MAXSURF e HYDROMAX Versión
9.5 Integrated Naval Architecture & Ship Construction Software de Formation Design
Sytems de la Universidad de Cádiz.
A partir de las hidrostáticas para el calado de diseño del buque y considerando el
KG el de máxima carga obtenido para la condición de carga en estudio se han obtenido
los siguientes valores:
Length overall 217,595 m
Length PP 206,389 m
Breadth Moulded 41,942 m
Depth Moulded 13,304 m
Summer Draft 10,063 m
Deadweight 56.691 t
Submerged Depth above Deck 10,0 m
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
4. GENERACIÓN Y DERIVACIÓN DE CARENAS 32
4.3 CURVAS HIDROSTÁTICAS.
4.3.1 Trimado quilla nivel (CARENA 42):
(Tabla 4-1) Draft Amidsh. M 10,076 Displacement tonne 76130 Heel to Starboard degrees 0 Draft at FP m 10,076 Draft at AP m 10,076 Draft at LCF m 10,076 Trim (+ve bow down) m 0,000 WL Length m 210,262 WL Beam m 42,000 Wetted Area m^2 11829,399 Waterpl. Area m^2 8330,069 Prismatic Coeff. 0,838 Block Coeff. 0,831 Midship Area Coeff. 0,996 Waterpl. Area Coeff. 0,943 LCB to Amidsh. M 4,771 LCF to Amidsh. M -5,505 KB m 5,324 KG m 12,777 BMt m 15,768 BML m 371,081 GMt m 8,315 GML m 363,627 KMt m 21,092 KML m 376,404 Immersion (TPc) tonne/cm 85,400 MTc tonne.m 1339,393 RM at 1deg = GMt.Disp.sin(1)tonne.m 11047,94
Max deck inclination deg 0,0 Trim angle (+ve by stern) deg 0,0
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
4. GENERACIÓN Y DERIVACIÓN DE CARENAS 33
4.3.2. - Trimado 0,5% L a proa (carena base): Hydrostatics – Carena 42 Fixed Trim = 1,033 m Specific Gravity = 1,025
(Tabla 4-2) Draft Amidsh. m 10,076 Displacement tonne 76378 Heel to Starboard degrees 0 Draft at FP m 9,560
Draft at AP m 10,592 Draft at LCF m 10,105 Trim (+ve bow down) m 1,033 WL Length m 211,178 WL Beam m 42,000 Wetted Area m^2 11867,740 Waterpl. Area m^2 8364,964 Prismatic Coeff. 0,826 Block Coeff. 0,798 Midship Area Coeff. 0,996 Waterpl. Area Coeff. 0,943 LCB to Amidsh. m 2,872 LCF to Amidsh. m -5,806 KB m 5,344 KG m 12,777 BMt m 15,838 BML m 374,460 GMt m 8,419 GML m 367,042 KMt m 21,182 KML m 379,804 Immersion (TPc) tonne/cm 85,758 MTc tonne.m 1356,375 RM at 1deg = GMt.Disp.sin(1) tonne.m 11222,266 Max deck inclination deg 0,3 Trim angle (+ve by stern) deg 0,3
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
4. GENERACIÓN Y DERIVACIÓN DE CARENAS 34
4.3.3. - Trimado 1% L a popa (carena base) Hydrostatics – Carena 42 Fixed Trim = -2,065 m Specific Gravity = 1,025
(Tabla 4-3) Draft Amidsh. m 10,076 Displacement tonne 75709 Heel to Starboard degrees 0 Draft at FP m 11,109 Draft at AP m 9,043 Draft at LCF m 10,033 Trim (+ve bow down) m -2,065 WL Length m 210,078 WL Beam m 42,000 Wetted Area m^2 11726,964 Waterpl. Area m^2 8239,676 Prismatic Coeff. 0,794 Block Coeff. 0,755 Midship Area Coeff. 0,991 Waterpl. Area Coeff. 0,934 LCB to Amidsh. m 8,503 LCF to Amidsh. m -4,285 KB m 5,316 KG m 12,777 BMt m 15,559 BML m 361,682 GMt m 8,013 GML m 354,136 KMt m 20,875 KML m 366,998 Immersion (TPc) tonne/cm 84,473 MTc tonne.m 1297,220 RM at 1deg = GMt.Disp.sin(1) tonne.m 10588,132 Max deck inclination deg 0,6 Trim angle (+ve by stern) deg -0,6
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
4. GENERACIÓN Y DERIVACIÓN DE CARENAS 35
4.3.4. - Curvas hidrostáticas para diferentes calados. Carena 42 (Tabla 4-4) Fixed Trim = 0 m Specific Gravity = 1,025
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD Y COMPORTAMIENTO DE UN BUQUE UHLC”
4. GENERACIÓN Y DERIVACIÓN DE CARENAS 51
Tabla (4.7) Rule Criteria Units Required Actual Status IMO Area 0. to 30. m.Radians 0,055 0,891 Pass (to Stbd) IMO Area 0. to 40. or Downflood-
ing Point m.Radians 0,09 1,348 Pass (to Stbd)
IMO Area 30. to 40. or Downflooding Point
m.Radians 0,03 0,457 Pass (to Stbd)
IMO GZ at 30. or greater m 0,2 2,661 Pass (to Stbd) IMO Angle of GZ max Degrees 30 34,421 Pass (to Stbd) IMO GM m 0,15 8,918 Pass (to Stbd)
Equilibrium Analisis- (Situación inicial)
(Tabla 4.8) Draft Amidsh. m 10,089 Displacement tonne 76090 Heel to Starboard degrees 0 Draft at FP m 10,124 Draft at AP m 10,054 Draft at LCF m 10,087 Trim (+ve bow down) m 0,070 WL Length m 210,223 WL Beam m 41,942 Wetted Area m^2 11799,848 Waterpl. Area m^2 8289,331 Prismatic Coeff. 0,837 Block Coeff. 0,832 Midship Area Coeff. 0,996 Waterpl. Area Coeff. 0,940 LCB to Amidsh. m 4,922 Fwd LCF to Amidsh. m 5,158 Aft KB m 5,328 KG m 12,095 BMt m 15,678 BML m 366,780 GMt m 8,911 GML m 360,012 KMt m 21,006 KML m 372,108 Immersion (TPc) tonne/cm 84,982 MTc tonne.m 1325,392 RM at 1deg = GMt.Disp.sin(1) tonne.m
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD Y COMPORTAMIENTO DE UN BUQUE UHLC”
4. GENERACIÓN Y DERIVACIÓN DE CARENAS 55
Stability Calculation. Carena 42 – Caso 1 (Figura 4-5)
-4
-2
0
2
4
6
8
10
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Max GZ = 2,661 m at 34,4 deg.
GfMo = 8,918 m
GZ = Heel to Starboard = 0,000 m 0,000 deg.
Heel to Starboard deg.
GZ
m
Equilibrium Analisis- (Caso 1) (Tabla 4-12)
Tabla 4-12 Draft Amidsh. m 11,034 Displacement tonne 75089 Heel to Starboard degrees 9,47 Draft at FP m 10,445 Draft at AP m 11,624 Draft at LCF m 11,052 Trim (+ve bow down) m -1,179 WL Length m 210,057 WL Beam m 42,487 Wetted Area m^2 13221,055 Waterpl. Area m^2 7004,440 Prismatic Coeff. 0,755 Block Coeff. 0,579 Midship Area Coeff. 0,955 Waterpl. Area Coeff. 0,785 LCB to Amidsh. m 5,478 Fwd LCF to Amidsh. m 3,032 Aft KB m 5,835 KG m 12,158 BMt m 10,630 BML m 348,222 GMt m 4,306 GML m 341,898 KMt m 16,465 KML m 354,058 Immersion (TPc) tonne/cm 71,810 MTc tonne.m 1242,140 RM at 1deg = GMt.Disp.sin(1) tonne.m 5642,605
(Tabla 4-11) Rule Criteria Units Required Actual Status IMO Area 0. to 30. m.Radians 0,055 0,105 Pass (to Stbd) IMO Area 0. to 40. or Downflooding Point m.Radians 0,09 0,324 Pass (to Stbd) IMO Area 30. to 40. or Downflooding Point m.Radians 0,03 0,219 Pass (to Stbd) IMO GZ at 30. or greater m 0,2 1,304 Pass (to Stbd) IMO Angle of GZ max Degrees 30 36,713 Pass (to Stbd) IMO GM m 0,15 7,482 Pass (to Stbd)
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4. GENERACIÓN Y DERIVACIÓN DE CARENAS 56
Stability Calculation – Carena 42. Caso 2 (Tabla 4-13) Loadcase – Carena 42 Damage Case - DCase 2 Fixed Trim = 0 m Specific Gravity = 1,025 Compartments Damaged - 1FOTS; 6MWBTS; 6UWBTS; 5LWBTS; 5MWBTS; 5UWBTS
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4. GENERACIÓN Y DERIVACIÓN DE CARENAS 58
Stability Calculation – Carena 42. Caso 2 (Figura 4-6)
Equilibrium – Caso 2 (Tabla 4-15)
(Tabla 4-14) Rule Criteria Units Required Actual Status IMO Area 0. to 30. m.Radians 0,055 0,318 Pass (to Stbd) IMO Area 0. to 40. or Downflooding Point m.Radians 0,09 0,601 Pass (to Stbd) IMO Area 30. to 40. or Downflooding Point m.Radians 0,03 0,283 Pass (to Stbd) IMO GZ at 30. or greater m 0,2 1,667 Pass (to Stbd) IMO Angle of GZ max Degrees 30 36,129 Pass (to Stbd) IMO GM m 0,15 7,692 Pass (to Stbd)
Tabla (4-15) Draft Amidsh. m 10,679 Displacement tonne 74850 Heel to Starboard degrees 6,1 Draft at FP m 9,818 Draft at AP m 11,540 Draft at LCF m 10,695 Trim (+ve bow down) m -1,722 WL Length m 210,607 WL Beam m 42,181 Wetted Area m^2 12173,084 Waterpl. Area m^2 7764,379 Prismatic Coeff. 0,759 Block Coeff. 0,638 Midship Area Coeff. 0,850 Waterpl. Area Coeff. 0,874 LCB to Amidsh. m 5,690 Fwd LCF to Amidsh. m 1,894 Aft KB m 5,663 KG m 12,149 BMt m 14,399 BML m 360,724 GMt m 7,900 GML m 354,226 KMt m 20,061 KML m 366,387 Immersion (TPc) tonne/cm 79,600 MTc tonne.m 1282,827 RM at 1deg = GMt.Disp.sin(1) tonne.m
10320,228
-4
-2
0
2
4
6
8
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Max GZ = 1,667 m at 36,1 deg.
GfMo = 7,692 m
GZ = Heel to Starboard = -0,816 m 0,000 deg.
Heel to Starboard deg.
GZ
m
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4. GENERACIÓN Y DERIVACIÓN DE CARENAS 59
Stability Calculation. Carena 42.- Caso 3 (Tabla 4-16) Loadcase – Carena B Damage Case - DCase 3 Fixed Trim = 0 m Specific Gravity = 1,025 Compartments Damaged - 4LWBTS; 4MWBTS; 4MWBTS;3LWBTS; 3MWBTS; 3UWBTS
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD Y COMPORTAMIENTO DE UN BUQUE UHLC”
4. GENERACIÓN Y DERIVACIÓN DE CARENAS 61
Stability Calculation – Carena 42. Caso 3 (Figura 4-7)
-4
-2
0
2
4
6
8
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Max GZ = 1,303 m at 36,8 deg.
GfMo = 7,403 m
GZ = Heel to Starboard = -1,115 m 0,000 deg.
Heel to Starboard deg.
GZ
m
Equilibrium – Caso 3 (Tabla 4-17)
Tabla 4-17 Draft Amidsh. m 10,679 Displacement tonne 74850 Heel to Starboard degrees 6,1 Draft at FP m 9,818 Draft at AP m 11,540 Draft at LCF m 10,695 Trim (+ve bow down) m -1,722 WL Length m 210,607 WL Beam m 42,181 Wetted Area m^2 12173,084 Waterpl. Area m^2 7764,379 Prismatic Coeff. 0,759 Block Coeff. 0,638 Midship Area Coeff. 0,850 Waterpl. Area Coeff. 0,874 LCB to Amidsh. m 5,690 Fwd LCF to Amidsh. m 1,894 Aft KB m 5,663 KG m 12,149 BMt m 14,399 BML m 360,724 GMt m 7,900 GML m 354,226 KMt m 20,061 KML m 366,387 Immersion (TPc) tonne/cm 79,600 MTc tonne.m 1282,827 RM at 1deg = GMt.Disp.sin(1) tonne.m
10320,228
(Tabla 4-16) Rule Criteria Units Required Actual Status IMO Area 0. to 30. m.Radians 0,055 0,121 Pass (to Stbd) IMO Area 0. to 40. or
Downflooding Point m.Radians 0,09 0,34 Pass (to Stbd)
IMO Area 30. to 40. or Downflooding Point
m.Radians 0,03 0,219 Pass (to Stbd)
IMO GZ at 30. or greater m 0,2 1,303 Pass (to Stbd) IMO Angle of GZ max Degrees 30 36,804 Pass (to Stbd) IMO GM m 0,15 7,403 Pass (to Stbd)
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4. GENERACIÓN Y DERIVACIÓN DE CARENAS 62
Stability Calculation – Carena 42.- Caso 4 (Tabla 4-18) Loadcase – Carena 42 Damage Case - DCase 4 Fixed Trim = 0 m Specific Gravity = 1,025 Compartments Damaged - 3LWBTS; 3MWBTS; 3UWBTS; 2LWBTS; 2MWBTS; 2UWBTS
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4. GENERACIÓN Y DERIVACIÓN DE CARENAS 64
Stability Calculation – Carena 42. Caso 4 (Figura 4-8)
-4
-2
0
2
4
6
8
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Max GZ = 1,517 m at 36,1 deg.
GfMo = 7,336 m
GZ = Heel to Starboard = -0,864 m 0,000 deg.
Heel to Starboard deg.
GZ
m
Equilibrium – Caso 4 (Tabla 4-19)
(Tabla 4-18) Rule Criteria Units Required Actual Status IMO Area 0. to 30. m.Radians 0,055 0,258 Pass (to Stbd) IMO Area 0. to 40. or
Downflooding Point m.Radians 0,09 0,516 Pass (to Stbd)
IMO Area 30. to 40. or Downflooding Point
m.Radians 0,03 0,258 Pass (to Stbd)
IMO GZ at 30. or greater m 0,2 1,517 Pass (to Stbd) IMO Angle of GZ max Degrees 30 36,083 Pass (to Stbd) IMO GM m 0,15 7,336 Pass (to Stbd)
(Tabla 4-19) Draft Amidsh. M 10,795 Displacement tonne 73452 Heel to Starboard degrees 6,73 Draft at FP m 11,453 Draft at AP m 10,137 Draft at LCF m 10,748 Trim (+ve bow down) m 1,316 WL Length m 210,181 WL Beam m 42,233 Wetted Area m^2 12199,789 Waterpl. Area m^2 7549,177 Prismatic Coeff. 0,736 Block Coeff. 0,609 Midship Area Coeff. 0,884 Waterpl. Area Coeff. 0,850 LCB to Amidsh. M 4,370 Fwd LCF to Amidsh. M 7,388 Aft KB m 5,737 KG m 12,463 BMt m 13,826 BML m 366,886 GMt m 7,058 GML m 360,118 KMt m 19,563 KML m 372,623 Immersion (TPc) tonne/cm 77,394 MTc tonne.m 1279,808 RM at 1deg = GMt.Disp.sin(1) tonne.m
9047,719
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4. GENERACIÓN Y DERIVACIÓN DE CARENAS 65
Stability Calculation – Carena 42.- Caso 5 (Tabla 4-20) Loadcase – Carena 42 Damage Case - DCase 5 Fixed Trim = 0 m Specific Gravity = 1,025 Compartments Damaged -2LWBTS; 2MWBTS; 2UWBTS; 1LWBTS; 1MWBTS;1UWBTS
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4. GENERACIÓN Y DERIVACIÓN DE CARENAS 67
Equilibrium – Caso 5 (Tabla 4-22)
Tabla (4-22) Draft Amidsh. m 10,873 Displacement tonne 73507 Heel to Starboard degrees 7,41 Draft at FP m 12,184 Draft at AP m 9,563 Draft at LCF m 10,765 Trim (+ve bow down) m 2,622 WL Length m 210,444 WL Beam m 42,296 Wetted Area m^2 12479,712 Waterpl. Area m^2 7503,582 Prismatic Coeff. 0,713 Block Coeff. 0,581 Midship Area Coeff. 1,006 Waterpl. Area Coeff. 0,843 LCB to Amidsh. m 3,554 Fwd LCF to Amidsh. m 8,542 Aft KB m 5,753 KG m 12,454 BMt m 13,601 BML m 348,401 GMt m 6,857 GML m 341,657 KMt m 19,354 KML m 354,154 Immersion (TPc) tonne/cm 76,927 MTc tonne.m 1215,113 RM at 1deg = GMt.Disp.sin(1) tonne.m 8796,876
(Tabla 4-21) Rule Criteria Units Required Actual Status IMO Area 0. to 30. m.Radians 0,055 0,26 Pass (to Stbd) IMO Area 0. to 40. or
Downflooding Point m.Radians 0,09 0,517 Pass (to Stbd)
IMO Area 30. to 40. or Downflooding Point
m.Radians 0,03 0,258 Pass (to Stbd)
IMO GZ at 30. or greater m 0,2 1,519 Pass (to Stbd) IMO Angle of GZ max Degrees 30 36,086 Pass (to Stbd) IMO GM m 0,15 7,33 Pass (to Stbd)
Tesis Doctoral:“ESTABILIDAD Y COMPORTAMIENTO DE UN BUQUE UHLC”
4. GENERACIÓN Y DERIVACIÓN DE CARENAS 68
4.5. CARENA 63 La información acerca de la transformación llevada a cabo en el BLUE MAR-
LIN ha sido escasa pero suficiente para llevar adelante esta tesis doctoral.
Las dimensiones del “BLUE MARLIN (trasformado)” son:
Length overall 223,50 m
Length PP 206,5 m
Breadth Moulded 63,00 m
Depth Moulded 13,304 m
Summer Draft 10,23 m8
Deadweight 76.071 mt
Max. sailing draft 10,30 m
Water above Deck submerged (max.) 28, 40 m
Free Deck Length 178, 20 m
Free Deck Area (178,2 x 63) more than 11.227 m2
4.5.1. Modelización
Para generar nuestra CARENA 63 se ha tomado como buque de partida la CA-
RENA 42 y se ha aumentando la manga en 21 m.
Se ha generado una carena por medio de transformaciones paramétricas, perma-
neciendo constantes otros parámetros tales como el coeficiente de bloque o la eslora.
Por otro lado, se ha estimado la posición longitudinal del centro de carena consi-
derando la posición del C.G. del buque en correspondencia para un trimado y escora de
cero grados.
Al igual que la carena 42 se ha generado la carena a partir de las formas de un
petrolero realizando las mismas transformaciones para adaptarse a los parámetros arriba
descritos:
• Transformaciones afines para obtener las dimensiones principales (L, B,
T);
• Transformación cuadrática para obtener el coeficiente de bloque de
Tesis Doctoral:“ESTABILIDAD Y COMPORTAMIENTO DE UN BUQUE UHLC”
4. GENERACIÓN Y DERIVACIÓN DE CARENAS 69
diseño y el centro de carena deseado;
• Rediseño de la obra muerta para adaptarla a las alturas de las cubiertas
principal y castillo;
• Alisado de formas;
• Diseño y dibujo de las torres de empuje de popa.
Posteriormente se han definido las cubiertas y la compartimentación y a partir de
aquí se ha estimado el peso en rosca, tal como mostramos en el siguiente capítulo, lle-
gando a un valor de aproximado 29.631 t .
De acuerdo con los datos anteriores el buque tiene un desplazamiento de
114.861 t al calado de diseño, que es de 10,120 m. Así el coeficiente de bloque de nues-
tras formas debe ser de 0,83 para calado de diseño.
De este modo se han obtenido unas formas muy similares a las del buque de par-
tida.
Los valores obtenidos son:
Length overall 217,50 m
Length PP 206,572 m
Breadth Moulded 63,00 m
Depth Moulded 13,304 m
Summer Draft 10,206 m
Deadweight 83.103 mt
Max. sailing draft 10,120 m
Water above Deck submerged (max.) 28, 40 m
Free Deck Length 178, 20 m
Tesis Doctoral:“ESTABILIDAD Y COMPORTAMIENTO DE UN BUQUE UHLC”
4. GENERACIÓN Y DERIVACIÓN DE CARENAS 70
4.5.2. Curvas hidrostáticas. Hydrostatics – Carena 63 (Tabla 4-23) Fixed Trim = 0 m (+ve by stern) Relative Density = 1,025
(Tabla 4-23) Draft at midship. m 10,12 Displacement tonne 114861 Heel to Starboard degrees 0 Draft at FP m 10,128 Draft at AP m 10,128 Draft at LCF m 10,128 Trim (+ve by stern) m 0,000 WL Length m 210,219 WL Beam m 63,000 Wetted Area m^2 15967,322 Waterpl. Area m^2 12501,152 Prismatic Coeff. 0,839 Block Coeff. 0,832 Midship Area Coeff. 0,996 Waterpl. Area Coeff. 0,944 LCB from Amidsh. (+ve fwd) m 4,711 LCF from Amidsh. (+ve fwd) m -5,545 KB m 5,351 KG m 10,128 BMt m 35,309 BML m 369,420 GMt m 30,532 GML m 364,644 KMt m 40,660 KML m 374,772 Immersion (TPc) tonne/cm 128,162 MTc tonne.m 2026,469 RM at 1deg = GMt.Disp.sin(1) tonne.m 61205,331 Max deck inclination deg 0,0 Trim angle (+ve by stern) deg 0,0
Tesis Doctoral:“ESTABILIDAD Y COMPORTAMIENTO DE UN BUQUE UHLC”
4. GENERACIÓN Y DERIVACIÓN DE CARENAS 71
Trimado 0,5% L a proa (carena base): (Tabla 4-24) Hydrostatics – Carena 63 Fixed Trim = 1,33 m (+ve by stern) Relative Density = 1,025
(Tabla 4.24) Draft at midship. m 10,12 Displacement tonne 115348 Heel to Starboard degrees 0 Draft at FP m 9,463 Draft at AP m 10,793 Draft at LCF m 10,166 Trim (+ve by stern) m 1,330 WL Length m 211,572 WL Beam m 63,000 Wetted Area m^2 16039,736 Waterpl. Area m^2 12565,710 Prismatic Coeff. 0,822 Block Coeff. 0,788 Midship Area Coeff. 0,990 Waterpl. Area Coeff. 0,943 LCB from Amidsh. (+ve fwd) m 2,275 LCF from Amidsh. (+ve fwd) m -5,887 KB m 5,379 KG m 10,128 BMt m 35,487 BML m 373,527 GMt m 30,754 GML m 368,793 KMt m 40,867 KML m 378,907 Immersion (TPc) tonne/cm 128,824 MTc tonne.m 2058,223 Displacement tonne 115348 Heel to Starboard degrees 0 Draft at FP m 9,463
Tesis Doctoral:“ESTABILIDAD Y COMPORTAMIENTO DE UN BUQUE UHLC”
4. GENERACIÓN Y DERIVACIÓN DE CARENAS 72
Trimado 1% L a popa Hydrostatics – Carena 63 (Tabla 4-25) Fixed Trim = -2,65 m (+ve by stern) Relative Density = 1,025
(Tabla 4-25) Draft Amidsh. m 10,206 Displacement tonne 115065 Heel to Starboard degrees 0 Draft at FP m 11,531 Draft at AP m 8,881 Draft at LCF m 10,155 Trim (+ve by stern) m -2,650 WL Length m 210,118 WL Beam m 63,003 Wetted Area m^2 15807,108 Waterpl. Area m^2 12340,753 Prismatic Coeff. 0,783 Block Coeff. 0,737 Midship Area Coeff. 0,989 Waterpl. Area Coeff. 0,932 LCB from Amidsh. (+ve fwd) m 9,348 LCF from Amidsh. (+ve fwd) m -3,951 KB m 5,390 KG m 0,000 BMt m 34,473 BML m 355,409 GMt m 39,742 GML m 360,679 KMt m 39,862 KML m 360,799 Immersion (TPc) tonne/cm 126,517 MTc tonne.m 2007,990 RM at 1deg = GMt.Disp.sin(1) tonne.m 79808,226 Max deck inclination deg 0,7 Trim angle (+ve by stern) deg -0,7
Tesis Doctoral:“ESTABILIDAD Y COMPORTAMIENTO DE UN BUQUE UHLC”
4. GENERACIÓN Y DERIVACIÓN DE CARENAS 73
Curvas hidrostáticas para diferentes calados. Hydrostatics – Carena 63 (Tabla 4-26) Fixed Trim = 0 m (+ve by stern) Relative Density = 1,025
Tabla 4-26 Draft Amidsh. m 10,23 11,911 13,593 15,274 16,956 18,637 20,319 22 Displacement tonne
Draft at FP m 10,230 11,911 13,593 15,274 16,956 18,637 20,319 22,000 Draft at AP m 10,230 11,911 13,593 15,274 16,956 18,637 20,319 22,000 Draft at LCF m 10,230 11,911 13,593 15,274 16,956 18,637 20,319 22,000 Trim (+ve by stern) m
0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
WL Length m 210,136 210,337 211,070 211,980 212,902 219,817 220,731 221,648 WL Beam m 63,000 63,056 63,068 63,049 63,034 63,027 63,020 63,016 Wetted Area m^2
El calado correspondiente al francobordo de verano será:
13.328 - 3.201 = 10.128 mm
El desplazamiento para el calado de francobordo de verano es de 114.861 t.
Tesis Doctoral:“ESTABILIDAD Y COMPORTAMIENTO DE UN BUQUE UHLC”
4. GENERACIÓN Y DERIVACIÓN DE CARENAS 81
4.6 CARENA 72 Se ha tomado como buque de partida la modificación llevada a cabo en el buque
CARENA 63 aumentando la manga en 9 m.
Se ha generado una carena por medio de transformaciones paramétricas, perma-
neciendo constantes otros parámetros tales como el coeficiente de bloque, la eslora.
Posteriormente se han definido las cubiertas y la compartimentación.
A partir de aquí se ha estimado el peso en rosca, tal como mostramos en el si-
guiente capítulo, llegando a un valor de aproximado 35.084 t.
Una de las aportaciones más valiosas de esta investigación es que esta carena
propuesta no tiene parangón en la realidad.
4.6.1. Modelización
De acuerdo con los datos anteriores, el buque debe tener un desplazamiento de
131.211 t al calado de diseño, que es de 10,124 m, de tal forma que el coeficiente de
bloque de nuestras formas debe ser de 0,83 para calado de diseño.
Por otro lado se ha estimado la posición longitudinal del centro de carena a tra-
vés del óptimo hidrodinámico.
La generación de la carena se ha hecho igual a las carenas 42 y 63 a partir de las
formas de un petrolero, realizando las transformaciones vistas para las carenas 42 y 63.
Las dimensiones del buque obtenido son:
Length overall 223,50 m
Length PP 206,5 m
Breadth Moulded 72,00 m
Depth Moulded 13,304 m
Tesis Doctoral:“ESTABILIDAD Y COMPORTAMIENTO DE UN BUQUE UHLC”
4. GENERACIÓN Y DERIVACIÓN DE CARENAS 82
Summer Draft 10,124 m
Deadweight 96.127 tm;
Max. sailing draft 10,20 m
Water above Deck submerged (max.) 28, 40 m
4.6.2. Curvas hidróstáticas.
Trimado quilla nivel (carena 72): (Tabla 4-28)
Hydrostatics – Carena 72 Fixed Trim = 0 m (+ve by stern) Relative Density = 1,025
Tabla 4-28 Draft Amidsh. m 10,124 Displacement tonne 131211 Heel to Starboard degrees 0 Draft at FP m 10,124 Draft at AP m 10,124 Draft at LCF m 10,124 Trim (+ve by stern) m 0,000 WL Length m 210,223 WL Beam m 72,000 Wetted Area m^2 17742,068 Waterpl. Area m^2 14286,512 Prismatic Coeff. 0,839 Block Coeff. 0,832 Midship Area Coeff. 0,996 Waterpl. Area Coeff. 0,944 LCB from Amidsh. (+ve fwd) m 4,716 LCF from Amidsh. (+ve fwd) m -5,542 KB m 5,349 KG m 10,240 BMt m 46,135 BML m 369,548 GMt m 41,244 GML m 364,658 KMt m 51,484 KML m 374,898 Immersion (TPc) tonne/cm 146,465 MTc tonne.m 2315,018 RM at 1deg = GMt.Disp.sin(1) tonne.m
94447,293
Max deck inclination deg 0,0 Trim angle (+ve by stern) deg 0,0
Tesis Doctoral:“ESTABILIDAD Y COMPORTAMIENTO DE UN BUQUE UHLC”
4. GENERACIÓN Y DERIVACIÓN DE CARENAS 83
4.6.3. Formas de la Carena 72 (Figura 4-14) (Ver planos adjuntos) Sección Longitudinal (Escala 1:1000)
Planta (Escala 1:1000)
Secciones transversales (Escala 1:700)
Tesis Doctoral:“ESTABILIDAD Y COMPORTAMIENTO DE UN BUQUE UHLC”
4. GENERACIÓN Y DERIVACIÓN DE CARENAS 84
Figura 4-15
Figura 4-16
Tesis Doctoral:“ESTABILIDAD Y COMPORTAMIENTO DE UN BUQUE UHLC”
4. GENERACIÓN Y DERIVACIÓN DE CARENAS 85
4.6.4. Francobordo (Carena 72) El valor del francobordo que obtendremos será muy similar al obtenido para la
carena 63 ya que nuestra carena 72 se ha derivado de la anterior manteniendo la eslora y
el coeficiente de bloque de la carena 63. Sin embargo, a efectos operativos será conve-
niente aumentar la altura del castillo de proa, lo que llevará consigo una muy ligera va-
riación en el valor del francobordo.
Puntal de trazado: D = 13.300 mm
Puntal de francobordo: D + 28 = 13.328 mm
Eslora total: L.O.A – 224,5 Eslora entre perpendiculares: L.B.P. 206 m
Eslora de flotación correspondiente al 85% del puntal mínimo de trazado
(11,32m):
0,96 x 214 = 205,44;
Eslora al eje de la mecha del timón: 206 m
Eslora de francobordo: 206 m
Considerando
• Buque Tipo B = 3.363 mm
• Buque Tipo A = 2.669 mm
Diferencia entre ambos: 694 mm
Un buque tipo B de más de 100 m de eslora, puede tener un francobordo reduci-
do, si cumple algunos requerimientos adicionales, permitiéndose una reducción del
francobordo tabular del 100%, como máximo, de la diferencia entre el francobordo ta-
bular tipo A y tipo B, que equivale por lo tanto a un buque tipo “A”.
El calado correspondiente al francobordo de verano será
13.328 – 3.204 = 10.124 mm
El desplazamiento para el calado de francobordo de verano es de 131.211 t.
Tesis Doctoral:“ESTABILIDAD Y COMPORTAMIENTO DE UN BUQUE UHLC”
4. GENERACIÓN Y DERIVACIÓN DE CARENAS 89
4.7 CARENA 84
Se ha tomado como buque de partida la modificación llevada a cabo en el buque
CARENA 72 aumentando la manga en 9 m.
Se ha generado una carena por medio de transformaciones paramétricas, perma-
neciendo constantes otros parámetros tales como el coeficiente de bloque o la eslora.
Posteriormente se han definido las cubiertas y la compartimentación.
A partir de aquí se ha estimado el peso en rosca, tal como mostramos en el si-
guiente capítulo, llegando a un valor de aproximado 43.585 t.
Una de las aportaciones más valiosas de esta investigación es que esta carena
propuesta no tiene parangón en la realidad.
4.7.1. Modelización
De acuerdo con los datos anteriores el buque debe tener un desplazamiento de
153.892 t al calado de diseño, que es de 10,448 m. Así el coeficiente de bloque de nues-
tras formas debe ser de 0,834 para calado de diseño.
Por otro lado, se ha estimado la posición longitudinal del centro de carena consi-
derando la posición del centro de gravedad del buque en correspondencia para un trima-
do y escora de cero grados.
• La generación de la carena se ha hecho igual a las carenas 42, 63 y 72.
Las dimensiones del buque obtenido son:
Length overall 223,50 m
Length PP 210.136 m
Breadth Moulded 84,00 m
Depth Moulded 13,304 m
Summer Draft 10,125 m
Deadweight 109.360 tm
Tesis Doctoral:“ESTABILIDAD Y COMPORTAMIENTO DE UN BUQUE UHLC”
4. GENERACIÓN Y DERIVACIÓN DE CARENAS 90
Max. sailing draft 10,23 m
Water above Deck submerged (max.) 28, 40 m
4.7.2. Curvas hidróstáticas.
Trimado quilla nivel: (Tabla 4-30)
Hydrostatics – Carena 84 Fixed Trim = 0 m (+ve by stern) Relative Density = 1,025
Tabla 4-30 Draft Admidsh. 10,125 Displacement tonne 152945 Heel to Starboard degrees 0 Draft at FP m 10,125 Draft at AP m 10,125 Draft at LCF m 10,125 Trim (+ve by stern) m 0,000 WL Length m 210,222 WL Beam m 84,000 Wetted Area m^2 20076,028 Waterpl. Area m^2 16598,950 Prismatic Coeff. 0,838 Block Coeff. 0,833 Midship Area Coeff. 0,996 Waterpl. Area Coeff. 0,940 LCB from Amidsh. (+ve fwd) m 4,756 LCF from Amidsh. (+ve fwd) m -5,211 KB m 5,348 KG m 10,230 BMt m 62,693 BML m 365,319 GMt m 57,811 GML m 360,437 KMt m 68,041 KML m 370,667 Immersion (TPc) tonne/cm 170,172 MTc tonne.m 2667,235 RM at 1deg = GMt.Disp.sin(1) tonne.m
154312,372
Max deck inclination deg 0,0 Trim angle (+ve by stern) deg 0,0
Tesis Doctoral:“ESTABILIDAD Y COMPORTAMIENTO DE UN BUQUE UHLC”
4. GENERACIÓN Y DERIVACIÓN DE CARENAS 91
4.7.3. Formas de la Carena 84 (Figuras 4-17) (Ver planos adjuntos) Sección Longitudinal (Escala 1:1000)
Planta (Escala 1:1000)
.
Secciones transversales (Escala 1:700)
Tesis Doctoral:“ESTABILIDAD Y COMPORTAMIENTO DE UN BUQUE UHLC”
4. GENERACIÓN Y DERIVACIÓN DE CARENAS 92
Figura 4-18
Figura 4-18 bis
Tesis Doctoral:“ESTABILIDAD Y COMPORTAMIENTO DE UN BUQUE UHLC”
4. GENERACIÓN Y DERIVACIÓN DE CARENAS 93
4.7.4. Francobordo (Carena 84) El valor del francobordo que obtendremos será muy similar al obtenido para la
carena 72 ya que nuestra carena 84 se ha derivado de la anterior manteniendo la eslora y
el coeficiente de bloque de la carena 72. Sin embargo, a efectos operativos será conve-
niente aumentar la altura del castillo de proa, lo que llevará consigo una muy ligera va-
riación en el valor del francobordo.
Puntal de trazado: D = 13.300 mm
Puntal de francobordo: D + 30 = 13.330 mm
Eslora total: L.O.A – 224,5 Eslora entre perpendiculares: L.B.P. 206 m
Eslora de flotación correspondiente al 85% del puntal mínimo de trazado
(11,32m):
0,96 x 214 = 205,44;
Eslora al eje de la mecha del timón: 206 m
Eslora de francobordo: 206 m
Considerando
• Buque Tipo B = 3.363 mm
• Buque Tipo A = 2.669 mm
Diferencia entre ambos: 694 mm.
Un buque tipo B de más de 100 m de eslora puede tener un francobordo reduci-
do, si cumple algunos requerimientos adicionales, permitiéndose una reducción del
francobordo tabular del 100%, como máximo, de la diferencia entre el francobordo ta-
bular tipo A y tipo B, que equivale por lo tanto a un buque tipo “A”.
Aplicando los criterios del Convenio de 1.966, tendremos:
1. Corrección por eslora menor de 100 m: no procede en este caso. C1 = 0
2. Corrección por coeficiente de bloque:
Tesis Doctoral:“ESTABILIDAD Y COMPORTAMIENTO DE UN BUQUE UHLC”
4. GENERACIÓN Y DERIVACIÓN DE CARENAS 94
173.058
0,8716206*83*11,33*1,025
CB = =
2
0,8716 0,68C 1,1409
1,36
+= =
3. Corrección por puntal: 13,36 < L/15 (no procede) C3 = 0
L/15=14; 13,36 < 14
4. Corrección por superestructura:
La longitud de nuestra superestructura o puente es de 36,900 m de aquí que la
relación E/L = 0,1757
Para E/L = 1 corresponde: 5%
Para E/L = 2 corresponde: 10%
Por interpolación lineal obtenemos:
8,955%
C4 = (1.070*8,74)/100 = 95,818 mm
5. Corrección por arrufo: C5
El parágrafo 12 de la regla 39 expone:
“Cuando la altura real de una toldilla o un castillo en la ordenada extrema es su-
perior a la normal, se utilizará la siguiente fórmula:
' 16, 250 2, 6 40. . 0,8835
3 3 206
y Ls
L
−= = =
siendo:
s = suplemento de arrufo a deducir del defecto o añadir al exceso del arrufo;
y = diferencia entre las alturas real y normal de la superestructura en la ordenada
extrema de la línea de arrufo;
L’ = longitud media de la parte cerrada de la toldilla o castillo hasta un máximo
de 0,5 L;
L = eslora del buque, según se define en la regla 3, 1) del Anexo del Reglamen-
to.
Tesis Doctoral:“ESTABILIDAD Y COMPORTAMIENTO DE UN BUQUE UHLC”
4. GENERACIÓN Y DERIVACIÓN DE CARENAS 95
La fórmula arriba indicada da una curva parabólica tangente a la curva de arrufo
real en la cubierta de francobordo y que corta a la ordenada extrema en un punto situado
por debajo de la cubierta de la superestructura a una distancia de esta cubierta igual a la
altura normal de una superestructura.
5. Corrección por variaciones respecto a la curva de arrufo normal.
La corrección por arrufo deberá ser el defecto o el exceso de arrufo multiplicado
por
S0, 75
2.L− ; siendo S la longitud de la superestructura cerrada.
6. Altura mínima de proa
La altura de proa definida como distancia vertical en la perpendicular de proa,
entre la flotación correspondiente al francobordo de verano asignado y el asiento de
proyecto y el canto alto en el costado de la cubierta expuesta, no será inferior a los valo-
res dados por las siguientes fórmulas:
Para eslora inferior a 250 m: (Cumple) (Tabla 4-31)
Posición Ordenada
normal
reglamentaria
Factor Producto Sumas
parciales
Ordenada
real del
buque
Factor Producto Sumas
parciales
Pp 1.999,93 1 1.999,93 sPp=
5.333,11
1 0 sPp.=
600
1/6 E de Pp 888,85 3 2.666,55 3 0
1/3 E de Pp 222,21 3 666,63 3 0
Sección media 0 1 0 sPr.=
10.666,22
1 0
1/3 E de Pr 444,42 3 1.333,26 3 1.17717 sPr.=
11.335
1/6 E de Pr 1.777,70 3 5.333,10 3 4.71118
Pr 3.399,86 1 3.399,86 3.53319
Totales Sumas parciales reglamentarias = 15.999
Totales Sumas parciales reales = 9.421
Diferencia entre suma de productos sCorrección = x (0,75- )
16 2.L
Tesis Doctoral:“ESTABILIDAD Y COMPORTAMIENTO DE UN BUQUE UHLC”
4. GENERACIÓN Y DERIVACIÓN DE CARENAS 96
5
Totales Sumas parciales reglamentarias = 15.999
Totales Sumas parciales reales = 9.421
15.999 - 9.421 40C .(0,75 - ) 411 x 0,6529 = 268,34 mm
16 412
= =
Considerando FB = (FBTB-100 +C1) x C2 +C3 – C4 + C5, el francobordo total se-
rá:
FB = (FBTB-100 + C1)*C2 + C3 – C4 +C5
FB = 2.669*1,1360 – 95,818 + 268 = 3.204 mm
Tipo de francobordo20: B – 100
El calado correspondiente al francobordo de verano será
13.330 - 3.204 = 10.125 mm
El desplazamiento para el calado de francobordo de verano es de 152.945 t.
1 1.333,26 * 0,6956 = 927 2 5.333,10 * 0,6956 = 3.709 3 3.999,86 * 0,6956 = 2.782 4 Cuando la reducción del francobordo tabular es el 100% de la diferencia entre los tipos A y B, llegando a tener el mismo valor que el francobordo A. 5 La flotación final después de la inundación quedará por debajo del borde inferior de cualquier abertura a través de la cual pudiera producirse una inundación progresiva. 6 La máxima escora producida por inundación asimétrica será del orden de 15º. 7 La altura metacéntrica después de la inundación será positiva. 8 Ver cálculo del francobordo. 9 1.333,26 * 0,8835 = 1.178 10 5.333,10 * 0,8835= 4.712 11 3.999,86 *0,8835 = 3.533 12 Cuando la reducción del francobordo tabular es el 100% de la diferencia entre los tipos A y B, llegando a tener el mismo valor que el francobordo A. 13 1.333,26 * 0,8835 = 1.177,92 14 5.333,10 * 0,8835= 4711,76 15 3.999,86 *0,8835 = 3.533,8 16 Cuando la reducción del francobordo tabular es el 100% de la diferencia entre los tipos A y B, llegando a tener el mismo valor que el francobordo A. 17 1.333,26 * 0,8835 = 1.177,92 18 5.333,10 * 0,8835= 4711,76 19 3.999,86 *0,8835 = 3.533,8 20 Cuando la reducción del francobordo tabular es el 100% de la diferencia entre los tipos A y B, llegando a tener el mismo valor que el francobordo A.
Tesis Doctoral:“ESTABILIDAD Y COMPORTAMIENTO DE UN BUQUE UHLC”
4. GENERACIÓN Y DERIVACIÓN DE CARENAS 97
APENDICE CAPITULO 4. COMENTARIO ACERCA DEL VALOR DEL KGmax DE LA C/42 PARA EL ∆ EN CONDICION DE ESTABILIDAD DESPUES DE AVERIA. Para el estudio de estabilidad en avería de este buque se ha elegido una carga 40.000 tm y ZG.de 16 m. (condición límite). El caso de avería 1 (siendo el mas crítico de los cinco estudiados) presenta las siguientes características:
1. Ni en el Convenio Internacional sobre líneas de carga de Londres 1966, ni el protocolo de 1988, ni la enmiendas del 2003 al Protocolo del 1988, recogen una normativa específica para este tipo de buques.
2. Aplicando la normativa del Convenio citado, considerando al buque como B-100, el buque después de avería cumple las condiciones de estabilidad pero toma una escora a Er 9,47º y un aumento de calado por encima de la línea de franco-bordo aumentando el trimado en 1,179 m a popa. Lo que para un buque normal es asumible en hipotéticas condiciones de avería, para un HLC con la carga de 40.000 t y ZG. de16 m de la misma, sobresaliendo por ambos costados, es difí-cilmente asumible. El Convenio Inter. Sobre líneas de Carga 1966, en la regla 27 paragrafo 9) dice: “…después de avería deberá permanecer a flote en una condi-ción satisfactoria de equilibrio”.
3. ¿Sería posible el abandono de la carga en estas condiciones, para un caso límite como este?
4. No hay normativa internacional de “estabilidad después de avería” durante las maniobras transitorias de inmersión / emersión. (DNV Julio 2011)
5. Dadas las características de este buque, (más parecido a un petrolero que a un bulkcarrier), debería ser tipificado como un buque tip A y la estabilidad en avería debería ser estudiada para solo una subdivisión o compartimento en avería.
6. El KG max para el buque en avería Caso 1, es aprox. 12,25 m. La elección de este KGmax, penalizaría la capacidad del transporte de este buque en relación con la reglamentación IMO (Resolución A. 649 XII (Offshore Supply Vessel) sin aportar las condiciones de seguridad previstas en el convenio.
Insistimos lo enunciado en la pag´ 178 “La utilización de un criterio u otro de estabi-lidad para el cálculo del KGmax no influye en el método operativo de nuestra tesis. Por el contrario, la elección de uno u otro modificará solamente la capacidad de trans-porte de los buques. “
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
5. COMPARTIMENTACIÓN Y CONDICIONES DE CARGA
98
CAPÍTULO 5.- COMPARTIMENTACIÓN Y CONDICIONES DE CAR GA.
En este capítulo tratamos de optimizar la compartimentación del buque al objeto
de mejorar la estabilidad, modificando la posición del C.G. con el menor movimiento de
lastre. Para esto se han dimensionado tanques de lastre pequeños en varias alturas, lo
que nos permitirá evitar las superficies libres y por lo tanto las consiguientes correcció-
nes de estabilidad, y así mismo utilizar el mínimo lastre posible en la posición adecua-
da, lo que implicará un aumento del peso muerto disponible.
Así mismo tratamos de mejorar la seguridad en los procesos de carga y de aban-
dono de la carga aumentando el área de flotación del buque y las condiciones de trima-
do por medio de dos tanques situados a Br y Er, respectivamente, en la cubierta de carga
a popa del buque (buoyancy casing).
Finalmente, damos una idea orientativa de resistencia longitudinal de cada care-
na para condiciones de carga estándar.
5.1 DETERMINACIÓN DEL SUPUESTO INICIAL PESO EN ROSCA.
Aunque el peso en rosca definitivo y la posición de su C.G. se determinarán en
la práctica después de las pruebas de estabilidad a la terminación del buque, en esta tesis
se utilizará un peso en rosca supuesto que servirá para los cálculos que se van a llevar a
cabo. No podemos obviar que los datos que se quieren obtener son aquellos necesarios y
suficientes para el estudio de estabilidad de un heavy lift carrier en una fase preliminar.
La importancia de la determinación tanto del peso en rosca como de su centro de
gravedad, y la falta de buques de referencia, nos lleva a tratar este importante parágrafo
con criterios especiales. Se establece la división de los elementos componentes del bu-
que, de acuerdo con la clasificación por conceptos tradicional, en la bibliografia del
buque mercante:
• Elementos de la estructura.
• Elementos del equipo y de la habilitación.
• Conceptos de la maquinaria.
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
5. COMPARTIMENTACIÓN Y CONDICIONES DE CARGA
99
Se utilizarán como guía de cálculo del peso en rosca en esta etapa de investiga-
ción métodos basados en las características específicas del tipo de buque, tal como se
establece en (Bibliografia Ref. 9) y datos basados en la experiencia, de la Oficina Téc-
nica de AESA – Puerto Real.
5.1.1. Carena 42
5.1.1.1. Estructura de acero.-
Como se ha dicho en el capítulo 2, parágrafo 2.5., pág. 8, 2) la ne-
cesidad de una compartimentación versátil que nos permita posicionar el
centro de gravedad de la forma más adecuada en función de la carga, nos
lleva a una adecuada distribución de tanques (ver parágrafo 5.2., pág. 114
y siguientes), es decir, dividir longitudinalmente la zona maestra con dos
mamparos longitudinales que, junto con una división de los tanques en
tres alturas y seis divisiones transversales nos da: 3 x 3 x 6 = 54 tanques
de lastre en la zona maestra.
Para establecer el posible peso de acero del buque 42 se ha calcu-
lado el peso de acero de un moderno buque petrolero, con doble fondo y
con incorporación de acero HT en las zonas más tesionadas. Dada la poca
información publicada sobre estos buques, se ha utilizado como método
de cálculo el propuesto en el “Proyecto Básico del Buque Mercante” (Bi-
bliografia, Ref 9)
El porcentaje de acero HT respecto al peso total del acero según
los datos publicados tienen un valor medio expresado por la siguiente
Loadcase - Loadcase Carena 42 peso 25.800 tm; VCG 30 m Damage Case - Intact Free to Trim Relative Density = 1,025 Fluid analysis method: Use corrected VCG
-500000
-400000
-300000
-200000
-100000
0
100000
200000
300000
400000
500000
-40 0 40 80 120 160 200 240-25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
25
-1000
-750
-500
-250
0
250
500
750
1000
BuoyancyWeight
Net Load
Shear
Moment
Buoyancy = Position = -52,385 t/m 0,000 m
Position m
Load
t/m
She
ar t
x10^
3
Mom
ent
tonn
e.m
x10^
3
Tabla 5-14
Name Position m Buoyancy t/m
Weight t/m
Net Load t/m Shear tx10^3
Moment tonne.mx10^3
st 50 -3,578 21,426 0,000 -21,426 0,015 0,159 st 49 0,713 57,914 0,000 -57,914 0,194 -0,123 st 48 5,004 93,788 0,000 -93,788 0,517 -1,479 st 47 9,295 136,125 0,000 -136,125 1,007 -4,570 st 46 13,586 181,505 178,043 -3,463 1,268 -9,670 st 45 17,877 218,580 179,501 -39,079 1,359 -15,143 st 44 22,168 252,577 179,890 -72,687 1,599 -21,332 st 43 26,459 285,798 241,885 -43,912 1,835 -28,668 st 42 30,750 318,471 263,887 -54,584 2,046 -36,873 st 41 35,041 347,650 71,156 -276,495 2,909 -46,946 st 40 39,332 372,959 93,459 -279,499 4,102 -61,879 st 39 43,623 394,326 112,969 -281,357 5,306 -81,958 st 38 47,914 410,465 128,373 -282,092 6,515 -107,217 st 37 52,205 421,289 145,988 -275,301 7,708 -137,647 st 36 56,496 427,395 152,399 -274,996 8,889 -173,158 st 35 60,787 430,198 155,608 -274,590 10,067 -213,732 st 34 65,078 431,574 157,313 -274,261 11,245 -259,362 st 33 69,369 432,163 158,296 -273,867 12,420 -310,042 st 32 73,660 432,798 159,306 -273,491 13,594 -365,765 st 31 77,951 433,249 160,141 -273,109 14,767 -426,523 st 30 82,242 432,883 160,141 -272,742 15,937 -492,310 st 29 86,533 432,516 160,141 -272,376 17,106 -563,119 st 28 90,824 432,150 160,141 -272,009 18,274 -638,943
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
5 COMPARTIMENTACIÓN Y CONDICIONES DE CARGA 145
st 27 95,115 431,783 160,141 -271,643 19,440 -719,776 st 26 99,406 431,417 160,141 -271,276 20,605 -805,610 st 25 103,697 431,050 160,141 -270,910 21,768 -896,440 st 24 107,988 430,684 160,141 -270,543 -22,203 -909,334 st 23 112,279 430,317 160,141 -270,177 -21,043 -816,470 st 22 116,570 429,951 160,141 -269,810 -19,885 -728,582 st 21 120,861 429,584 160,141 -269,444 -18,729 -645,662 st 20 125,152 429,218 160,141 -269,077 -17,574 -567,702 st 19 129,443 428,851 160,141 -268,711 -16,420 -494,698 st 18 133,734 428,485 160,141 -268,344 -15,268 -426,641 st 17 138,025 428,118 160,141 -267,977 -14,118 -363,525 st 16 142,316 427,751 160,141 -267,611 -12,969 -305,343 st 15 146,607 427,367 160,113 -267,254 -11,822 -252,088 st 14 150,899 426,636 159,755 -266,881 -10,676 -203,755 st 13 155,190 425,475 158,941 -266,534 -9,532 -160,335 st 12 159,481 423,845 157,671 -266,174 -8,390 -121,823 st 11 163,772 421,343 155,735 -265,608 -7,249 -88,211 st 10 168,063 416,122 152,531 -263,591 -6,113 -59,487 st 9 172,354 410,128 149,029 -261,098 -4,988 -35,617 st 8 176,645 402,817 0,000 -402,817 -3,590 -16,831 st 7 180,936 389,204 0,000 -389,204 -1,939 -4,978 st 6 185,227 367,357 190,892 -176,465 st 5 189,518 331,333 190,892 -140,441 st 4 193,809 276,945 190,892 -86,052 st 3 198,100 205,615 284,349 78,733 st 2 202,391 135,370 181,574 46,204 st 1 206,682 77,901 82,523 4,623
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
5 COMPARTIMENTACIÓN Y CONDICIONES DE CARGA 146
Carena 63 5.3.2.1 Condición estándar de carga. (Máxima carga de diseño)
Loadcase – Loadcase STANDARD 63 (Tabla 5-15) Damage Case - Intact Free to Trim
Tabla 5-19 Draft Amidsh. m 10,104 Displacement tonne 130975 Heel to Starboard degrees 0 Draft at FP m 10,026 Draft at AP m 10,181 Draft at LCF m 10,108 Trim (+ve by stern) m 0,155 WL Length m 210,303 WL Beam m 72,000 Wetted Area m^2 17741,870 Waterpl. Area m^2 14292,343 Prismatic Coeff. 0,837 Block Coeff. 0,829 Midship Area Coeff. 0,996 Waterpl. Area Coeff. 0,944 LCB from Amidsh. (+ve fwd) m
4,456
LCF from Amidsh. (+ve fwd) m
-5,585
KB m 5,341 KG fluid m 19,898 BMt m 46,255 BML m 370,656 GMt m 31,698 GML m 356,099 KMt m 51,595 KML m 375,997 Immersion (TPc) ton-ne/cm
146,525
MTc tonne.m 2256,614 RM at 1deg = GMt.Disp.sin(1) tonne.m
72455,12
Max deck inclination deg 0,0 Trim angle (+ve by stern) deg
0,0
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
5 COMPARTIMENTACIÓN Y CONDICIONES DE CARGA 156
5.3.4.3. Resistencia longitudinal carena 72
Longitudinal Strength Calculation – blu72bisEXATQEQUI(modif)ok (Figura 5-7) Free to Trim Relative Density = 1,025 Fluid analysis method: Use corrected VCG
-750000
-500000
-250000
0
250000
500000
750000
-40 0 40 80 120 160 200 240-60
-40
-20
0
20
40
60
-2000
-1500
-1000
-500
0
500
1000
1500
2000
BuoyancyWeight
Net Load
Shear
Moment
Buoyancy = Position = -85,169 t/m 0,000 m
Position m
Load
t/m
She
ar t
x10^
3
Mom
ent
tonn
e.m
x10^
3
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
5 COMPARTIMENTACIÓN Y CONDICIONES DE CARGA 157
Tabla 5-20 Name Position m Buoyancy t/m Weight t/m Net Load
t/m Shear tx10^3
Moment tonne. mx10^3
st 50 -3,578 33,921 0,000 -33,921 0,024 0,240 st 49 0,713 94,599 0,000 -94,599 0,312 -0,221 st 48 5,004 155,952 0,000 -155,952 0,846 -2,438 st 47 9,295 228,645 0,000 -228,645 1,664 -7,540 st 46 13,586 306,763 305,209 -1,554 2,092 -16,000 st 45 17,877 370,707 307,744 -62,963 2,230 -25,017 st 44 22,168 429,378 308,386 -120,991 2,625 -35,190 st 43 26,459 486,719 511,765 25,046 2,985 -47,601 st 42 30,750 543,122 557,037 13,915 2,902 -60,057 st 41 35,041 593,534 54,762 -538,772 4,385 -74,409 st 40 39,332 637,310 70,475 -566,836 6,758 -98,123 st 39 43,623 674,330 82,832 -591,499 9,244 -132,273 st 38 47,914 702,388 91,711 -610,678 11,826 -177,305 st 37 52,205 721,336 159,110 -562,226 14,322 -233,378 st 36 56,496 732,193 161,677 -570,516 16,753 -299,896 st 35 60,787 737,390 161,900 -575,491 19,212 -376,914 st 34 65,078 740,140 161,900 -578,240 21,687 -464,523 st 33 69,369 741,540 161,900 -579,640 24,171 -562,777 st 32 73,660 743,019 161,900 -581,119 26,661 -671,703 st 31 77,951 744,185 53,967 -690,218 29,508 -791,901 st 30 82,242 743,947 53,967 -689,981 32,469 -924,748 st 29 86,533 743,710 53,967 -689,743 35,428 -1070,298 st 28 90,824 743,472 53,967 -689,506 38,387 -1228,550 st 27 95,115 743,235 53,967 -689,268 41,344 -1399,496 st 26 99,406 742,998 53,967 -689,031 44,301 -1583,135 st 25 103,697 742,760 53,967 -688,794 47,256 -1779,460 st 24 107,988 742,523 53,967 -688,556 -19,789 -1849,283 st 23 112,279 742,285 53,967 -688,319 -50,120 -1658,119 st 22 116,570 742,048 53,967 -688,081 -47,167 -1449,285 st 21 120,861 741,811 53,967 -687,844 -44,216 -1253,121 st 20 125,152 741,573 0,000 -741,573 -41,241 -1069,628 st 19 129,443 741,336 0,000 -741,336 -38,060 -899,392 st 18 133,734 741,098 0,000 -741,098 -34,880 -742,806 st 17 138,025 740,861 0,000 -740,861 -31,701 -599,865 st 16 142,316 740,624 0,000 -740,624 -28,523 -470,566 st 15 146,607 740,356 0,000 -740,356 -25,346 -354,904 st 14 150,899 739,493 0,000 -739,493 -22,172 -252,873 st 13 155,190 737,894 0,000 -737,894 -19,002 -164,456 st 12 159,481 735,490 0,000 -735,490 -15,842 -89,625 st 11 163,772 731,593 0,000 -731,593 -12,694 -28,333 st 10 168,063 723,027 0,000 -723,027 -9,572 19,498 st 9 172,354 713,130 0,000 -713,130 -6,491 54,017 st 8 176,645 700,931 0,000 -700,931 -3,455 75,405 st 7 180,936 677,767 0,000 -677,767 -0,493 83,904 st 6 185,227 640,255 0,000 -640,255 2,341 79,943 st 5 189,518 577,757 0,000 -577,757 4,964 64,233 st 4 193,809 483,074 0,000 -483,074 7,250 37,939 st 3 198,100 358,595 1144,968 786,373 4,251 12,223 st 2 202,391 235,465 838,840 603,375 1,501 0,185 st 1 206,682 133,799 0,000 -133,799 -0,495 -1,360
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
5 COMPARTIMENTACIÓN Y CONDICIONES DE CARGA 158
5.4 Carena 84
5.4.1 Condición estándar de carga. (Maxima carga de diseño)
Tabla 5-22 Draft Amidsh. m 10,036 Displacement tonne 152422 Heel to Starboard degrees 0 Draft at FP m 8,950 Draft at AP m 11,122 Draft at LCF m 10,091 Trim (+ve by stern) m 2,172 WL Length m 216,637 WL Beam m 84,000 Wetted Area m^2 20112,388 Waterpl. Area m^2 16762,401 Prismatic Coeff. 0,790 Block Coeff. 0,746 Midship Area Coeff. 0,986 Waterpl. Area Coeff. 0,921 LCB from Amidsh. (+ve fwd) m
0,875
LCF from Amidsh. (+ve fwd) m
-5,198
KB m 5,353 KG fluid m 21,884 BMt m 63,610 BML m 378,411 GMt m 47,078 GML m 361,879 KMt m 68,963 KML m 383,764 Immersion (TPc) ton-ne/cm
171,848
MTc tonne.m 2668,751 RM at 1deg = GMt.Disp.sin(1) tonne.m
125233,289
Max deck inclination deg 0,6 Trim angle (+ve by stern) deg
0,6
Tabla 5-23
Name Position m Buoyancy t/m Weight t/m Net Load t/m Shear tx10^3 Moment ton-ne.mx10^3
st 50 -3,578 20,609 0,000 -20,609 0,004 0,513
st 49 0,713 129,791 0,000 -129,791 0,379 0,190
st 48 5,004 203,102 0,000 -203,102 1,089 -2,506
st 47 9,295 288,121 0,000 -288,121 2,135 -8,969
st 46 13,586 376,294 0,000 -376,294 3,567 -20,738
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
5 COMPARTIMENTACIÓN Y CONDICIONES DE CARGA 162
st 45 17,877 451,552 0,000 -451,552 1,095 -36,373
st 44 22,168 520,153 0,000 -520,153 3,180 -45,140
st 43 26,459 586,060 0,000 -586,060 5,553 -63,502
st 42 30,750 651,322 0,000 -651,322 2,834 -78,478
st 41 35,041 708,247 0,000 -708,247 5,751 -96,567
st 40 39,332 758,285 0,000 -758,285 8,901 -127,637
st 39 43,623 800,839 0,000 -800,839 10,130 -168,686 st 38 47,914 833,934 0,000 -833,934 13,637 -219,373 st 37 52,205 853,544 0,000 -853,544 17,259 -285,352 st 36 56,496 866,452 0,000 -866,452 20,954 -367,029 st 35 60,787 872,746 0,000 -872,746 24,685 -464,658 st 34 65,078 874,888 0,000 -874,888 24,399 -566,858 st 33 69,369 876,395 0,000 -876,395 28,156 -679,331 st 32 73,660 877,379 0,000 -877,379 31,917 -807,942 st 31 77,951 877,325 0,000 -877,325 35,681 -952,704 st 30 82,242 876,881 0,000 -876,881 39,444 -1113,619 st 29 86,533 875,872 0,000 -875,827 43,203 -1290,679 st 28 90,824 874,863 0,000 -874,863 45,609 -1478,977 st 27 95,115 873,854 0,000 -873,854 49,360 -1682,483 st 26 99,406 872,845 0,000 -872,845 53,107 -1902,079 st 25 103,697 871,836 0,000 -871,836 56,849 -2137,748 st 24 107,988 870,827 0,000 -870,827 -19,414 -2230,401 st 23 112,279 869,818 0,000 -869,818 -59,864 -2005,562 st 22 116,570 868,809 0,000 -868,809 -56,135 -1756,457 st 21 120,861 867,800 0,000 -867,800 -52,410 -1523,350 st 20 125,152 866,791 0,000 -866,791 -48,690 -1306,222 st 19 129,443 865,782 0,000 -865,782 -44,974 -1105,053 st 18 133,734 864,773 0,000 -864,773 -41,262 -919,827 st 17 138,025 863,764 0,000 -863,764 -37,554 -750,523 st 16 142,316 862,755 0,000 -862,755 -33,851 -597,123 st 15 146,607 861,502 0,000 -861,502 -30,153 -459,609 st 14 150,899 859,859 0,000 -859,859 -26,460 -337,958 st 13 155,190 857,275 0,000 -857,275 -22,777 -232,134 st 12 159,481 853,461 0,000 -853,461 -19,108 -142,094 st 11 163,772 847,319 0,000 -847,319 -15,457 -67,769 st 10 168,063 837,837 0,000 -837,837 -11,842 -9,029 st 9 172,354 825,567 0,000 -825,567 -8,275 34,297 st 8 176,645 808,378 0,000 -808,378 -4,767 62,423 st 7 180,936 780,814 0,000 -780,814 -1,350 75,662 st 6 185,227 735,563 0,000 -735,563 1,915 74,548 st 5 189,518 663,028 0,000 -663,028 4,931 59,914 st 4 193,809 553,708 0,000 -553,708 7,555 33,169 st 3 198,100 414,130 0,000 -414,130 6,906 1,186 st 2 202,391 272,423 0,000 -272,423 -1,485 -6,096 st 1 206,682 155,881 0,000 -155,881 -0,580 -1,691
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO
183
Limiting KG – Carena 63.- Criterios de estabilidad: IMO A.749(18) Ch3 – (Design criteria applicable to all ships) (Figura 6-3) Criterios de estabilidad: IMO A.749(18) Ch3 – (Design criteria applicable to all ships) Fixed Trim = 0 m (+ve by stern) Relative Density = 1,025
13
13,5
14
14,5
15
15,5
16
16,5
17
100000 110000 120000 130000 140000 150000 160000
Limiting KG = Displacement = 16,570 m 115376,045 tonne
Displacement tonne
KG
m
Limiting KG –Carena 63 Criterios de estabilidad: IMO A.749(18) Ch3 – (Design criteria applicable to all ships) Fixed Trim = 0 m Specific Gravity = 1,025 Tabla 6-4 Displacement tonne Limit KG m Criteria Type 1 100000 14,907 A.749(18) Ch3 3.1.2.3: Angle of maximum GZ 2 111000 16,305 A.749(18) Ch3 3.1.2.3: Angle of maximum GZ 3 122000 16,973 A.749(18) Ch3 3.1.2.3: Angle of maximum GZ 4 133000 16,641 A.749(18) Ch3 3.1.2.3: Angle of maximum GZ 5 144000 15,324 A.749(18) Ch3 3.1.2.3: Angle of maximum GZ 6 155000 13,498 A.749(18) Ch3 3.1.2.3: Angle of maximum GZ Para un calado de 10,12 m tenemos un desplazamiento de 115.751t y un KGmax = 16,61 m
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO
184
Limiting KG – Carena 63.- Criterios de estabilidad: IMO 4.5 Offshore supply vessel (Figura 6-4) Criterios de estabilidad: IMO 4.5 Offshore supply vessel Fixed Trim = 0 m (+ve by stern) Relative Density = 1,025
14
16
18
20
22
24
26
100000 110000 120000 130000 140000 150000 160000
Limiting KG = Displacement = 20,381 m 115390,947 tonne
Displacement tonne
KG
m
Limiting KG –Carena 63 Criterios de estabilidad: IMO 4.5 Offshore supply vessel Fixed Trim = 0 m Specific Gravity = 1,025
(Tabla 6-5) Displacement
tonne Limit KG m Criteria Type
100000 24,929 4.5 Offshore supply vessel 4.5.6.2.4: Angle of maximum GZ
111000 21,383 4.5 Offshore supply vessel 4.5.6.2.4: Angle of maximum GZ
122000 18,872 4.5 Offshore supply vessel 4.5.6.2.4: Angle of maximum GZ
133000 17,524 4.5 Offshore supply vessel 4.5.6.2.4: Angle of maximum GZ
144000 17,145 4.5 Offshore supply vessel 4.5.6.2.2: Area 30 to 40 6 155000 14,689 4.5 Offshore supply vessel 4.5.6.2.2: Area 30 to 40
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO
185
Carena 72.- Criterios de estabilidad: IMO A.749(18) Ch3 – (Design criteria appli-cable to all ships) (Figura 6-5) Criterios de estabilidad: IMO A.749(18) Ch3 – (Design criteria applicable to all ships) Fixed Trim = 0 m (+ve by stern) Relative Density = 1,025
14
14,4
14,8
15,2
15,6
16
16,4
16,8
110000 120000 130000 140000 150000 160000 170000
Limiting KG = Displacement = 16,012 m 130905,350 tonne
Displacement tonne
KG
m
Limiting KG –Carena 72 Criterios de estabilidad: IMO A.749(18) Ch3 – (Design criteria applicable to all ships) Fixed Trim = 0 m Specific Gravity = 1,025 Tabla 6-6 Displacement
tonne Limit KG m Criteria Type
1 110000 14,214 A.749(18) Ch3 3.1.2.3: Angle of maximum GZ 2 120000 15,175 A.749(18) Ch3 3.1.2.3: Angle of maximum GZ 3 130000 15,956 A.749(18) Ch3 3.1.2.3: Angle of maximum GZ 4 140000 16,582 A.749(18) Ch3 3.1.2.3: Angle of maximum GZ 5 150000 16,520 A.749(18) Ch3 3.1.2.3: Angle of maximum GZ 6 160000 15,608 A.749(18) Ch3 3.1.2.3: Angle of maximum GZ
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO
186
Limiting KG – Carena 72.- Criterios de estabilidad: IMO 4.5 Offshore supply vessel (Figura 6-6) Criterios de estabilidad: IMO 4.5 Offshore supply vessel Fixed Trim = 0 m (+ve by stern) Relative Density = 1,025
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
110000 120000 130000 140000 150000 160000 170000
Limiting KG = Displacement = 24,020 m 130905,350 tonne
Displacement tonne
KG
m
Criterios de estabilidad: Criterios de estabilidad: IMO 4.5 Offshore supply vessel Fixed Trim = 0 m (+ve by stern)Relative Density = 1,025
Tabla 6-7 Displacement
tonne Limit KG m Criteria Type
1 110000 27,935 4.5 Offshore supply vessel 4.5.6.2.4: Angle of maximum GZ
2 120000 26,035 4.5 Offshore supply vessel 4.5.6.2.4: Angle of maximum GZ
3 130000 24,185 4.5 Offshore supply vessel 4.5.6.2.4: Angle of maximum GZ
4 140000 22,356 4.5 Offshore supply vessel 4.5.6.2.4: Angle of maximum GZ
5 150000 20,767 4.5 Offshore supply vessel 4.5.6.2.4: Angle of maximum GZ
6 160000 19,454 4.5 Offshore supply vessel 4.5.6.2.4: Angle of maximum GZ
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO
187
Limiting KG – Carena 84.- IMO A.749(18) Ch3 – (Design criteria applicable to all ships) (Figura 6-7)
13,25
13,5
13,75
14
14,25
14,5
14,75
15
15,25
120000 130000 140000 150000 160000 170000 180000
Limiting KG = Displacement = 15,148 m 155527,426 tonne
Displacement tonne
KG
m
Limiting KG –Carena 84 Criterios de estabilidad: IMO A.749(18) Ch3 – (Design criteria applicable to all ships) Fixed Trim = 0 m Specific Gravity = 1,025 Tabla 6-8 Displacement
tonne Limit KG m Criteria Type
1 120000 13,295 A.749(18) Ch3 3.1.2.3: Angle of maximum GZ 2 130000 14,109 A.749(18) Ch3 3.1.2.3: Angle of maximum GZ 3 140000 14,774 A.749(18) Ch3 3.1.2.3: Angle of maximum GZ 4 150000 15,130 A.749(18) Ch3 3.1.2.3: Angle of maximum GZ 5 160000 15,162 A.749(18) Ch3 3.1.2.3: Angle of maximum GZ 6 170000 14,872 A.749(18) Ch3 3.1.2.3: Angle of maximum GZ Para un calado de 10,12 m tenemos un desplazamiento de 115.751 t y un KGmax = 16,61 m
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO
188
Limiting KG – Carena 84.- Criterios de estabilidad: IMO 4.5 Offshore supply vessel (Figura 6-8) Criterios de estabilidad: IMO 4.5 Offshore supply vessel Fixed Trim = 0 m (+ve by stern) Relative Density = 1,025
26
26,5
27
27,5
28
28,5
29
29,5
120000 130000 140000 150000 160000 170000 180000
Limiting KG = Displacement = 27,377 m 154428,969 tonne
Displacement tonne
KG
m
Tabla 6-9 Displacement
tonne Limit KG m Criteria Type
1 120000 29,165 4.5 Offshore supply vessel 4.5.6.2.4: Angle of maximum GZ
2 130000 28,824 4.5 Offshore supply vessel 4.5.6.2.4: Angle of maximum GZ
3 140000 28,334 4.5 Offshore supply vessel 4.5.6.2.4: Angle of maximum GZ
4 150000 27,633 4.5 Offshore supply vessel 4.5.6.2.4: Angle of maximum GZ
5 160000 27,055 4.5 Offshore supply vessel 4.5.6.2.4: Angle of maximum GZ
6 170000 26,066 4.5 Offshore supply vessel 4.5.6.2.4: Angle of maximum GZ
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO
189
6.3. ESTUDIO DE ESTABILIDAD CON CARENA INTACTA: DETERMINACIÓN DEL KG MÁXIMO DE LA CARGA (KGCARGA MAX.) EN FUNCIÓN DEL PESO DE LA MISMA (CW).
Nos proponemos ahora representar la influencia de la carga y de su ZG en la de-
terminación de las condiciones de estabilidad del buque de acuerdo con los criterios
IMO expuestos. Los gráficos que obtendremos nos servirán, de forma aproximada, para
valorar las condiciones de estabilidad de cualquier carga con cualquier centro de grave-
dad.
Conviene hacer algunas observaciones, que, si bien conocidas, no son menos
importantes:
a) Determinación de la relación carga / lastre
• PESO MUERTO: DWT
Utilizando los datos del buque 42 se ha considerado el desplazamiento de
diseño ∆ = 76.023 t para un calado de 10,063 m, lo que teniendo en cuenta
el peso en rosca calculado en el capítulo 3 nos da un peso muerto de:
DWT = 76.023 – 19.332 = 56.691 t.
El peso muerto comprende la carga, el combustible, el agua, el aceite en
tanques y los víveres de tripulación, por lo tanto, al objeto de relacionar cla-
ramente la carga y el lastre (de máxima importancia para esta tesis) sería
conveniente determinar exactamente cuál es valor de los componentes res-
tantes, que forman parte del peso muerto.
• CONSUMOS
Combustible M.P.: Si la autonomía del buque, según contrato, es de 22.000
millas, y la potencia necesaria para una velocidad de 15 nudos, es aproxi-
madamente de 17.600 BHP, el combustible estimado sería:
17.160 (BHP) x 0,120 Kg (BHP/hora) = 2.059 Kg / hora
22.000 millas / 15 nudos = 1.466 horas;
2.059 Kg / hora x 1.533 horas = 3.019 t
Auxiliares: Considerando las operaciones de lastrado y deslastrado, las ho-
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO
190
ras de navegación, etc., no es excesivo considerar una carga de 1.230 t
Aceites en tanques: 400 t
Agua: 56 tripulantes x 150 litros /día x 70 = 579 t ~ 700 t
Agua técnica: 70 t
Víveres para 54 tripulantes: 400 t
Pertrechos de la tripulación: 56 tripulantes x 120 kg / tripulante ~ 10 t
Incremento 6% por mayor estándar.
TOTAL = 6.378 T
Consideraremos, pues, las partidas correspondientes a la carga y lastre, la dife-
rencia entre DWT – (combustible, agua, aceite en tanques, víveres tripulación) =
56.691 – 6.378 ~ 50.000 t
Es decir, que disponemos de 50.000 t de carga neta:
• lo que metamos de lastre, lo detraemos a la carga de transporte
• en todo momento las condiciones operativas de estabilidad deberán de estar
de acuerdo con los criterios IMO.
b) Deberemos conocer las capacidades tanto de los tanques de lastre como los
de combustible así como sus KGs correspondientes.
Los tanques destinados a FO serán:
1FOTS………….. 479,8 t
1FOTS…………. 479,8 t
2FOT(S)....……. 1047 t
2FOT (P)………. 1047 t
TOTAL F.O. 3.054 t
Los tanques destinados a D.O. serán:
DOT (P) ………….615 t
DOT (S)…………. 615 t
TOTAL D.O. 1.230 t
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO
191
El peso de la capacidad de lastre del DF es de 17.548 t y su KGDF es de
2,4 m. Consideraremos que en navegación el lastre utilizado no debería superar
los tanques del doble fondo.
Normalmente el lastre utilizado para conseguir el trimado necesario suele
incluir algún tanque de los piques de popa y proa, lo que modifica ligeramente
la altura del KGDF, tomando valores que oscilan entre 2,4 a 2,9 m.
c) Sabemos que GZ mínimo = KN – KGmax. sen θ ; (6-1)
lo que nos permitirá situarnos durante la definición de las condiciones de carga.
Partiendo de las siguientes ecuaciones de estabilidad:
GM = KM –KG; (6-2);
KM =KB+BM T; (6-3)
siendo:
xxT
DISEÑO
IBM
V= ; (6-4)
Sustituyendo tenemos:
GM = KB + BMT – KG; (6-5).
Así mismo: GZ = KN – KG Sen θ: (6-6)
Figura 6-9
De acuerdo con lo visto en el parágrafo 6.1 de este capítulo (criterios
IMO) se establece para este tipo de buque que la altura metacéntrica transversal
inicial (GM0) no será inferior a 0,15 m.
Analizando la funcionalidad de los parámetros aquí representados se constata:
• Conociendo el KG máximo para un desplazamiento ∆Diseño correspon-
diente al francobordo de verano buscaremos cuál es la condición de carga
más idónea para lo cual subdividiremos los diferentes componentes que
K
B
G
M
Z
C
N
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO
192
constituyen el desplazamiento de diseño del buque.
• El conocimiento del lastre necesario para obtener un C.G. previsto (KG
max.) nos dará exactamente el margen disponible para el transporte de
carga (peso muerto).
El KGMAX correspondiente al conjunto carena-carga ha sido determinado prece-
dentemente en la valoración de las carenas (KG límites para el desplazamiento de fran-
cobordo de verano).
Partimos del supuesto que la posición de la carga será tal que su centro de gra-
vedad estará situado de forma correcta evitando trimado o escora. Por eso no considera-
remos la abcisa de las cargas y consideramos nuestra condición siempre a quilla nivel y
con escora nula.
Los datos de la tabla anterior, al responder a una situación de equilibrio, están
relacionados mediante:
• Suma de pesos = 0
• Suma de momentos = 0
Las variables que tenemos son las siguientes: WC, ZC, WBW, ZBW y KG
KGC de la carga está referido a la línea base del buque. ZG de la carga está referido a la cbta. de intemperie y representa el C.G. de la carga. ZG = (KGCW - 13,32)
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO
202
CARENA 63 -DETERMINACIÓN EN CONDICIÓN ESTABLE DEL ZG MAX. CARGA – CARGA (Figura 6.14)
KGC de la carga está referido a la línea base del buque. ZG de la carga está referido a la cbta. de intemperie y representa el C.G. de la carga. ZG = (KGC-13,32)
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6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO
212
CARENA 84
KGC de la carga está referido a la línea base del buque. ZG de la carga está referido a la cbta. de intemperie y representa el C.G. de la carga. ZG = (KGC-13,32)
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO
213
CARENA 84.- DETERMINACIÓN EN CONDICIÓN ESTABLE DEL ZG MAX. CARGA. (Figura 6.15)
0
10
20
30
40
50
60
70
4500
047
500
5000
052
500
5500
057
500
6000
062
500
6500
067
500
7000
072
500
7500
077
500
8000
082
500
8500
087
500
9000
092
500
9500
097
500
1000
0010
2500
1050
00
TONELADAS
ZG
ZG MAXIMO
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO
214
TABLA COMPARATIVA
KGC de la carga está referido a la línea base del buque. ZG de la carga está referido a la cbta. de intemperie y representa el C.G. de la carga. ZG = (KGC-13,32)
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 216
En el eje de abscisas, tal como nos muestra la figura 6-16, podemos observar que
para un mismo peso de la carga el centro de gravedad posible de esta, es mayor confor-
me aumenta la manga del buque. En la fase de anteproyecto del buque, y para una de-
terminada carena en estudio, siguiendo la metodología de esta tesis, es posible trabajar
con estas ramas de pseudohipérbolas, determinando las alturas máximas permisibles de
los centros de gravedad de una determinada carga.
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 217
6.4. DIAGRAMAS DE ESTABILIDAD- (Calado de máxima carga de diseño)
Siguiendo las áreas de estabilidad, vistas precedentemente en los ábacos del pa-
rágrafo anterior, procedamos al cálculo de estabilidad en condiciones de carga estándar,
que nos servirá de comprobación.
Consideraremos como condiciones de carga estándar aquellas cargas quasi lími-
tes que vienen requeridas para el transporte de las mayores plataformas que demanda el
mercado de fletes.
Al objeto de afirmar los resultados anteriormente obtenidos analizaremos los
diagramas de estabilidad correspondientes a estas condiciones de carga relativas a las
posibilidades de cada carena.
Las condiciones de carga que se han planteado nos muestran valores del peso de
plataformas con centro de gravedad similares al de algunas plataformas que podrían ser
transportadas siempre en condiciones extremas.
Se debe tener presente que los valores KGmax utilizados han sido calculados con
el criterio IMO A479 Ch 4,5 “Offshore Suply Vessel” y los ábacos determinados debe-
rán ser coherentes con este criterio.
Nos proponemos definir el peso y VCG de cuatro plataformas de acuerdo con
los gráficos que se han visto en el parágrafo anterior, teniendo presente que el VCG de
las plataformas está referido a la línea base del buque. Bastará añadir al valor ZG del
ábaco, el valor del puntal, es decir 13,30 m.. El grado de precisión aumenta conforme
aumenta la manga. Para las dos primeras carenas, 42 y 63, se ha trabajado con condicio-
nes de carga con un VCG inferior en un 6% a lo previsto de acuerdo con el ábaco co-
rrespondiente. En las dos siguientes carenas, 72 y 84, se ha hecho con un VCG superior
en un 6% a lo previsto en sus correspondientes ábacos.
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 218
Los valores ZG en los ábacos para una determinada carga nos servirán de guía a
la hora de evaluar las posibilidades de las plataformas cuyas características se puedan
considerar en condiciones límites de estabilidad.
Se ha venido repitiendo a lo largo de esta tesis que uno de los mayores proble-
mas que nos plantea el transporte de cargas con este tipo de buques es precisamente la
distribución de masas, que se ha tratado en los parágrafos anteriores. No obstante, no
podemos obviar en los cálculos de estabilidad las características geométricas de la carga
y la resistencia al viento que dependerá de la superficie vélica de la carga. Las platafor-
mas, bien sean de perforación o plantas de producción, presentarán diversas geometrías
para cada uno de los diferentes tamaños posibles y en consecuencia diferentes superfi-
cies vélicas, por lo que la acción del viento, en las mismas condiciones meteorológicas,
estará determinada por las características específicas de cada una de ellas. No parece
posible tratar todos los casos que se pueden plantear por lo que se ha decidido conside-
rar únicamente como la superficie vélica la del buque y no considerar la superficie véli-
ca de la carga. Sin embargo, esta carencia, al no tener en cuenta la acción del viento
sobre la carga, está en parte compensada por el aumento de estabilidad que proporciona
el no haber considerado en los cálculos a la carga estanca y vinculada al buque como
una superestructura, con el efecto favorable sobre la estabilidad del conjunto buque-
carga.
Tabla 6-16
CARENAS PESO
(Ábaco)
ZG (KGC-13,32)
(Ábaco)
KGC
(Ábaco)
PLATAFORMA
VCG / Peso
42 25.000 19,475 32,795 30 25.800
63 65.000 16,807
30,127
28 64.000
72* 70.000 14,727 28,04 30 70.000
84 90.000
22,54
35,86
37 90.000
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 219
6.4.1. Carena 42.- Condiciones de Estabilidad sin superficie vélica de la carga
Stability Calculation – Carena 42 (Figura 6-17)
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Max GZ = 1,467 m at 17,3 deg.
3.1.2.4: Initial GMt GM at 0,0 deg = 7,136 m
3.1.2.6: Turn: angle of equilibrium3.2.2: Severe wind and rolling Wind Heeling (steady)3.2.2: Severe wind and rolling Wind Heeling (gust)
4.5.6.2.5: Initial GMt GM at 0,0 deg = 7,136 m
GZ = Heel to Starboard = -0,009 m 0,000 deg. Area (from zero heel) = 0 m. deg.
Heel to Starboard deg.
GZ
m
Tabla 6-17 Code Criteria Value Units Actual Status SOLAS, II-1/8
8.2.3.1: Range of resid-ual positive stability
Pass
from the greater of angle of equilibrium 0,1 deg 0,1 to the lesser of first downflooding angle n/a deg angle of vanishing stabi-
lity 52,3 deg 52,3
shall not be less than (>=)
15,0 deg 52,2 Pass
SOLAS, II-1/8
8.2.3.2: Area under residual GZ curve
Not Analysed
from the greater of angle of equilibrium deg to the lesser of spec. heel angle 22,0 deg first downflooding angle deg angle of vanishing stabi-
lity deg
shall not be less than (>=)
0,015 m.rad Not Analysed
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 220
SOLAS, II-1/8
8.2.3.3: Maximum residual GZ
Not Analysed
in the range from the greater of
spec. heel angle 0,0 deg angle of equilibrium deg to the lesser of spec. heel angle 180,0 deg first downflooding angle deg shall not be less than
(>=) 0,100 m Not
Analysed Intermediate values angle at which this GZ
occurs deg
SOLAS, II-1/8
8.6.1 Residual GM with symmetrical flooding
Not Analysed
spec. heel angle 0,0 deg shall not be less than
(>=) 0,050 m Not
Analysed SOLAS, II-1/8
8.6.3: Margin line im-mersion
Not Analysed
the min. freeboard of the Marginline shall be greater than (>) 0,000 m Not
Analysed A.749(18) Ch3 - De-sign crite-ria appli-cable to all ships
3.1.2.1: Area 0 to 30 Pass
from the greater of spec. heel angle 0,0 deg 0,0 to the lesser of spec. heel angle 30,0 deg 30,0 angle of vanishing stabi-
lity 52,3 deg
shall not be less than (>=)
0,055 m.rad 0,605 Pass
A.749(18) Ch3 - De-sign crite-ria appli-cable to all ships
3.1.2.1: Area 0 to 40 Pass
from the greater of spec. heel angle 0,0 deg 0,0 to the lesser of spec. heel angle 40,0 deg 40,0 first downflooding angle n/a deg angle of vanishing stabi-
lity 52,3 deg
shall not be less than 0,090 m.rad 0,802 Pass
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 221
(>=) A.749(18) Ch3 - De-sign crite-ria appli-cable to all ships
3.1.2.1: Area 30 to 40 Pass
from the greater of spec. heel angle 30,0 deg 30,0 to the lesser of spec. heel angle 40,0 deg 40,0 first downflooding angle n/a deg angle of vanishing stabi-
lity 52,3 deg
shall not be less than (>=)
0,030 m.rad 0,198 Pass
A.749(18) Ch3 - De-sign crite-ria appli-cable to all ships
3.1.2.2: Max GZ at 30 or greater
Pass
in the range from the greater of
spec. heel angle 30,0 deg 30,0 to the lesser of spec. heel angle 180,0 deg 180,0 shall not be less than
(>=) 0,200 m 1,282 Pass
Intermediate values angle at which this GZ
occurs deg 30,0
A.749(18) Ch3 - De-sign crite-ria appli-cable to all ships
3.1.2.3: Angle of maxi-mum GZ
Fail
shall not be less than (>=)
25,0 deg 17,3 Fail
A.749(18) Ch3 - De-sign crite-ria appli-cable to all ships
3.1.2.4: Initial GMt Pass
spec. heel angle 0,0 deg shall not be less than
(>=) 0,150 m 7,136 Pass
A.749(18) Ch3 - De-sign crite-ria appli-
3.1.2.6: Turn: angle of equilibrium
Pass
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 222
cable to all ships Turn arm: a v^2 / (R g) h
cos^n(phi)
constant: a = 0,9996 vessel speed: v = 0,000 kts turn radius, R, as per-
centage of Lwl 510,00 %
h = KG - mean draught / 2
8,935 m
cosine power: n = 1 shall not be greater than
(<=) 10,0 deg 0,1 Pass
Intermediate values Heel arm amplitude m 0,000 A.749(18) Ch3 - De-sign crite-ria appli-cable to all ships
3.2.2: Severe wind and rolling
Pass
Wind arm: a P A (h - H) / (g disp.) cos^n(phi)
constant: a = 0,99966 wind pressure: P = 504,0 Pa area centroid height: h = 6,000 m additional area: A = 50,000 m^2 H = vert. centre of pro-
jected lat. u'water area 5,119 m
cosine power: n = 0 gust ratio 1,5 Area2 integrated to the
lesser of
roll back angle from equilibrium (with steady heel arm)
25,0 (-24,9) deg -24,9
Area 1 upper integration range, to the lesser of:
spec. heel angle 50,0 deg 50,0 first downflooding angle n/a deg angle of vanishing stabil-
ity (with gust heel arm) 52,1 deg
Angle for GZ(max) in GZ ratio, the lesser of:
angle of max. GZ 17,3 deg 17,3 Select required angle for
angle of steady heel ratio:
MarginlineImmersionAngle
Criteria: Pass Angle of steady heel
shall not be greater than (<=)
16,0 deg 0,1 Pass
Area1 / Area2 shall not be less than (>=)
100,000 % 229355,495 Pass
Intermediate values Model windage area m^2 1541,647
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 223
Model windage area centroid height
m 17,136
Total windage area m^2 1591,647 Total windage area cen-
troid height m 16,786
Heel arm amplitude m 0,013 Equilibrium angle with
steady heel arm deg 0,1
Equilibrium angle with gust heel arm
deg 0,2
Area1 (under GZ), from 0,2 to 50,0 deg.
m.rad 0,913
Area1 (under HA), from 0,2 to 50,0 deg.
m.rad 0,016
Area1, from 0,2 to 50,0 deg.
m.rad 0,896
Area2 (under GZ), from -24,9 to 0,2 deg.
m.rad 0,000
Area2 (under HA), from -24,9 to 0,2 deg.
m.rad 0,000
Area2, from -24,9 to 0,2 deg.
m.rad 0,000
4.5 Offsho-re supply vessel
4.5.6.2.1: GZ area be-tween 0 and angle of maximum GZ
Pass
from the greater of spec. heel angle 0,0 deg 0,0 to the lesser of angle of first GZ peak 17,3 deg angle of max. GZ 17,3 deg 17,3 angle of vanishing stabi-
lity 52,3 deg
lower heel angle 15,0 deg required GZ area at
lower heel angle 0,070 m.rad
higher heel angle 30,0 deg required GZ area at
higher heel angle 0,055 m.rad
shall not be less than (>=)
0,068 m.rad 0,294 Pass
4.5 Offsho-re supply vessel
4.5.6.2.2: Area 30 to 40 Pass
from the greater of spec. heel angle 30,0 deg 30,0 to the lesser of spec. heel angle 40,0 deg 40,0 first downflooding angle n/a deg angle of vanishing stabi-
lity 52,3 deg
shall not be less than (>=)
0,030 m.rad 0,198 Pass
4.5 Offsho-re supply
4.5.6.2.3: Maximum GZ at 30 or greater
Pass
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 224
vessel in the range from the
greater of
spec. heel angle 30,0 deg 30,0 to the lesser of spec. heel angle 180,0 deg 180,0 shall not be less than
(>=) 0,200 m 1,282 Pass
Intermediate values angle at which this GZ
occurs deg 30,0
4.5 Offsho-re supply vessel
4.5.6.2.4: Angle of ma-ximum GZ
Pass
limited by first GZ peak angle
17,3 deg 17,3
shall not be less than (>=)
15,0 deg 17,3 Pass
4.5 Offsho-re supply vessel
4.5.6.2.5: Initial GMt Pass
spec. heel angle 0,0 deg shall be greater than (>) 0,150 m 7,136 Pass
6.4.2. Carena 63 .- Condiciones de estabilidad sin superficie vélica en la carga Stability Calculation – Carena 63 (Figura 6-18)
-10
-7,5
-5
-2,5
0
2,5
5
7,5
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Max GZ = 3,618 m at 17,3 deg.
4.5.6.2.5: Initial GMt GM at 0,0 deg = 22,024 m3.1.2.4: Initial GMt GM at 0,0 deg = 22,024 m
GZ = Heel to Starboard = 0,000 m 0,000 deg. Area (from zero heel) = 0 m. deg.
Heel to Starboard deg.
GZ
m
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 225
Stability Calculation and criteria – Carena 63
Tabla 6-18 Code Criteria Value Units Actual Status SOLAS, II-1/8
8.2.3.1: Range of residual positive stability
Pass
from the greater of angle of equilibrium 0,0 deg 0,0 to the lesser of first downflooding angle n/a deg angle of vanishing stability 43,2 deg 43,2 shall not be less than (>=) 15,0 deg 43,2 Pass SOLAS, II-1/8
8.2.3.2: Area under residual GZ curve
Not Analysed
from the greater of angle of equilibrium deg to the lesser of spec. heel angle 22,0 deg first downflooding angle deg angle of vanishing stability deg shall not be less than (>=) 0,015 m.rad Not Analysed SOLAS, II-1/8
8.2.3.3: Maximum residual GZ Not Analysed
in the range from the greater of spec. heel angle 0,0 deg angle of equilibrium deg to the lesser of spec. heel angle 180,0 deg first downflooding angle deg shall not be less than (>=) 0,100 m Not Analysed Intermediate values angle at which this GZ occurs deg SOLAS, II-1/8
8.6.1 Residual GM with symmet-rical flooding
Not Analysed
spec. heel angle 0,0 deg shall not be less than (>=) 0,050 m Not Analysed SOLAS, II-1/8
8.6.3: Margin line immersion Not Analysed
the min. freeboard of the Margin-line
shall be greater than (>) 0,000 m Not Analysed A.749(18) Ch3 - Design criteria applica-ble to all ships
3.1.2.1: Area 0 to 30 Pass
from the greater of
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 226
spec. heel angle 0,0 deg 0,0 to the lesser of spec. heel angle 30,0 deg 30,0 angle of vanishing stability 43,2 deg shall not be less than (>=) 0,055 m.rad 1,290 Pass A.749(18) Ch3 - Design criteria applica-ble to all ships
3.1.2.1: Area 0 to 40 Pass
from the greater of spec. heel angle 0,0 deg 0,0 to the lesser of spec. heel angle 40,0 deg 40,0 first downflooding angle n/a deg angle of vanishing stability 43,2 deg shall not be less than (>=) 0,090 m.rad 1,577 Pass A.749(18) Ch3 - Design criteria applica-ble to all ships
3.1.2.1: Area 30 to 40 Pass
from the greater of spec. heel angle 30,0 deg 30,0 to the lesser of spec. heel angle 40,0 deg 40,0 first downflooding angle n/a deg angle of vanishing stability 43,2 deg shall not be less than (>=) 0,030 m.rad 0,287 Pass A.749(18) Ch3 - Design criteria applica-ble to all ships
3.1.2.2: Max GZ at 30 or greater Pass
in the range from the greater of spec. heel angle 30,0 deg 30,0 to the lesser of spec. heel angle 180,0 deg 180,0 shall not be less than (>=) 0,200 m 2,380 Pass Intermediate values angle at which this GZ occurs deg 30,0 A.749(18) Ch3 - Design criteria applica-ble to all
3.1.2.3: Angle of maximum GZ Fail
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 227
ships shall not be less than (>=) 25,0 deg 15,5 Fail A.749(18) Ch3 - Design criteria applica-ble to all ships
3.1.2.4: Initial GMt Pass
spec. heel angle 0,0 deg shall not be less than (>=) 0,150 m 20,345 Pass A.749(18) Ch3 - Design criteria applica-ble to all ships
3.1.2.6: Turn: angle of equili-brium
Pass
Turn arm: a v^2 / (R g) h cos^n(phi) constant: a = 0,9996 vessel speed: v = 0,000 kts turn radius, R, as percentage of Lwl 510,00 % h = KG - mean draught / 2 13,714 m cosine power: n = 1 shall not be greater than (<=) 10,0 deg 0,0 Pass Intermediate values Heel arm amplitude m 0,000 A.749(18) Ch3 - Design criteria applica-ble to all ships
3.2.2: Severe wind and rolling Pass
Wind arm: a P A (h - H) / (g disp.) cos^n(phi)
constant: a = 0,99966 wind pressure: P = 504,0 Pa area centroid height: h = 6,000 m additional area: A = 50,000 m^2 H = vert. centre of projected lat.
u'water area 5,172 m
cosine power: n = 0 gust ratio 1,5 Area2 integrated to the lesser of roll back angle from equilibrium
(with steady heel arm) 25,0 (-25,0)
deg -25,0
Area 1 upper integration range, to the lesser of:
spec. heel angle 50,0 deg first downflooding angle n/a deg angle of vanishing stability (with
gust heel arm) 43,1 deg 43,1
Angle for GZ(max) in GZ ratio, the
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 228
lesser of: angle of max. GZ 15,5 deg 15,5 Select required angle for angle of
steady heel ratio: Margin-lineIm-mersio-nAngle
Criteria: Pass Angle of steady heel shall not be
greater than (<=) 16,0 deg 0,0 Pass
Area1 / Area2 shall not be less than (>=)
100,000 % 716209,545
Pass
Intermediate values Model windage area m^2 1519,529 Model windage area centroid height m 17,239 Total windage area m^2 1569,529 Total windage area centroid height m 16,880 Heel arm amplitude m 0,008 Equilibrium angle with steady heel
arm deg 0,0
Equilibrium angle with gust heel arm
deg 0,0
Area1 (under GZ), from 0,0 to 43,1 deg.
m.rad 1,598
Area1 (under HA), from 0,0 to 43,1 deg.
m.rad 0,009
Area1, from 0,0 to 43,1 deg. m.rad 1,589 Area2 (under GZ), from -25,0 to 0,0
deg. m.rad 0,000
Area2 (under HA), from -25,0 to 0,0 deg.
m.rad 0,000
Area2, from -25,0 to 0,0 deg. m.rad 0,000 4.5 Offs-hore supply vessel
4.5.6.2.1: GZ area between 0 and angle of maximum GZ
Pass
from the greater of spec. heel angle 0,0 deg 0,0 to the lesser of angle of first GZ peak 15,5 deg angle of max. GZ 15,5 deg 15,5 angle of vanishing stability 43,2 deg lower heel angle 15,0 deg required GZ area at lower heel angle 0,070 m.rad higher heel angle 30,0 deg required GZ area at higher heel
angle 0,055 m.rad
shall not be less than (>=) 0,070 m.rad 0,566 Pass 4.5 Offs-hore supply vessel
4.5.6.2.2: Area 30 to 40 Pass
from the greater of spec. heel angle 30,0 deg 30,0 to the lesser of spec. heel angle 40,0 deg 40,0
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 229
first downflooding angle n/a deg angle of vanishing stability 43,2 deg shall not be less than (>=) 0,030 m.rad 0,287 Pass 4.5 Offs-hore supply vessel
4.5.6.2.3: Maximum GZ at 30 or greater
Pass
in the range from the greater of spec. heel angle 30,0 deg 30,0 to the lesser of spec. heel angle 180,0 deg 180,0 shall not be less than (>=) 0,200 m 2,380 Pass Intermediate values angle at which this GZ occurs deg 30,0 4.5 Offs-hore supply vessel
4.5.6.2.4: Angle of maximum GZ Pass
limited by first GZ peak angle 15,5 deg 17,3 shall not be less than (>=) 15,0 deg 17,3 Pass 4.5 Offs-hore supply vessel
4.5.6.2.5: Initial GMt Pass
spec. heel angle 0,0 deg shall be greater than (>) 0,150 M 20,345 Pass
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 230
6.4.3. Carena 72 .- Condiciones de estabilidad sin superficie vélica en la carga Stability Calculation – Carena 72 (Figura 6-19)
-12,5
-10
-7,5
-5
-2,5
0
2,5
5
7,5
10
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Max GZ = 5,082 m at 18,2 deg.
3.1.2.6: Turn: angle of equilibrium3.2.2: Severe wind and rolling Wind Heeling (steady)3.2.2: Severe wind and rolling Wind Heeling (gust)
4.5.6.2.5: Initial GMt GM at 0,0 deg = 31,645 m3.1.2.4: Initial GMt GM at 0,0 deg = 31,645 m
GZ = Heel to Starboard = 0,000 m 0,000 deg. Area (from zero heel) = 0 m. deg.
Heel to Starboard deg.
GZ
m
Stability Calculation and criteria – Carena 72
Tabla 6-19 Code Criteria Value Units Actual Status SOLAS, II-1/8
8.2.3.1: Range of residual posi-tive stability
Pass
from the greater of angle of equilibrium 0,0 deg 0,0 to the lesser of first downflooding angle n/a deg angle of vanishing stability 49,2 deg 49,2 shall not be less than (>=) 15,0 deg 49,2 Pass SOLAS, II-1/8
8.2.3.2: Area under residual GZ curve
Not Analy-sed
from the greater of angle of equilibrium deg to the lesser of spec. heel angle 22,0 deg first downflooding angle deg angle of vanishing stability deg shall not be less than (>=) 0,015 m.rad Not Analy-
sed
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 231
SOLAS, II-1/8
8.2.3.3: Maximum residual GZ Not Analy-sed
in the range from the greater of spec. heel angle 0,0 deg angle of equilibrium deg to the lesser of spec. heel angle 180,0 deg first downflooding angle deg shall not be less than (>=) 0,100 m Not Analy-
sed Intermediate values angle at which this GZ occurs deg SOLAS, II-1/8
8.6.1 Residual GM with sym-metrical flooding
Not Analy-sed
spec. heel angle 0,0 deg shall not be less than (>=) 0,050 m Not Analy-
sed SOLAS, II-1/8
8.6.3: Margin line immersion Not Analy-sed
the min. freeboard of the Margin-line
shall be greater than (>) 0,000 m Not Analy-sed
A.749(18) Ch3 - Design criteria ap-plicable to all ships
3.1.2.1: Area 0 to 30 Pass
from the greater of spec. heel angle 0,0 deg 0,0 to the lesser of spec. heel angle 30,0 deg 30,0 angle of vanishing stability 49,2 deg shall not be less than (>=) 0,055 m.rad 2,107 Pass A.749(18) Ch3 - Design criteria appli-cable to all ships
3.1.2.1: Area 0 to 40 Pass
from the greater of spec. heel angle 0,0 deg 0,0 to the lesser of spec. heel angle 40,0 deg 40,0 first downflooding angle n/a deg angle of vanishing stability 49,2 deg shall not be less than (>=) 0,090 m.rad 2,728 Pass A.749(18) Ch3 - Design criteria ap-plicable to all ships
3.1.2.1: Area 30 to 40 Pass
from the greater of spec. heel angle 30,0 deg 30,0 to the lesser of
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 232
spec. heel angle 40,0 deg 40,0 first downflooding angle n/a deg angle of vanishing stability 49,2 deg shall not be less than (>=) 0,030 m.rad 0,622 Pass A.749(18) Ch3 - Design criteria ap-plicable to all ships
3.1.2.2: Max GZ at 30 or great-er
Pass
in the range from the greater of spec. heel angle 30,0 deg 30,0 to the lesser of spec. heel angle 180,0 deg 180,0 shall not be less than (>=) 0,200 m 4,461 Pass Intermediate values angle at which this GZ occurs deg 30,0 A.749(18) Ch3 - Design criteria ap-plicable to all ships
3.1.2.3: Angle of maximum GZ Fail
shall not be less than (>=) 25,0 deg 18,2 Fail A.749(18) Ch3 - Design criteria ap-plicable to all ships
3.1.2.6: Turn: angle of equili-brium
Pass
Turn arm: a v^2 / (R g) h cos^n(phi)
constant: a = 0,9996 vessel speed: v = 0,000 kts turn radius, R, as percentage of
Lwl 510,00 %
h = KG - mean draught / 2 14,844 m cosine power: n = 1 shall not be greater than (<=) 10,0 deg 0,0 Pass Intermediate values Heel arm amplitude m 0,000 A.749(18) Ch3 - Design criteria ap-plicable to all ships
3.2.2: Severe wind and rolling Pass
Wind arm: a P A (h - H) / (g disp.) cos^n(phi)
constant: a = 0,99966 wind pressure: P = 504,0 Pa area centroid height: h = 6,000 m additional area: A = 50,000 m^2 H = vert. centre of projected lat.
u'water area 5,142 m
cosine power: n = 0 gust ratio 1,5 Area2 integrated to the lesser of roll back angle from equilibrium 25,0 (- deg -25,0
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 233
(with steady heel arm) 25,0) Area 1 upper integration range, to
the lesser of:
spec. heel angle 50,0 deg first downflooding angle n/a deg
angle of vanishing stability (with gust heel arm)
49,2 deg 49,2
Angle for GZ(max) in GZ ratio, the lesser of:
angle of max. GZ 18,2 deg 18,2 Select required angle for angle of
steady heel ratio: Margin-lineIm-mersio-nAngle
Criteria: Pass Angle of steady heel shall not be
greater than (<=) 16,0 deg 0,0 Pass
Area1 / Area2 shall not be less than (>=)
100,000 % 1506973,869
Pass
Intermediate values Model windage area m^2 1532,09
7
Model windage area centroid height
m 17,180
Total windage area m^2 1582,097
Total windage area centroid height
m 16,827
Heel arm amplitude m 0,007 Equilibrium angle with steady
heel arm deg 0,0
Equilibrium angle with gust heel arm
deg 0,0
Area1 (under GZ), from 0,0 to 49,2 deg.
m.rad 2,931
Area1 (under HA), from 0,0 to 49,2 deg.
m.rad 0,009
Area1, from 0,0 to 49,2 deg. m.rad 2,922 Area2 (under GZ), from -25,0 to
0,0 deg. m.rad 0,000
Area2 (under HA), from -25,0 to 0,0 deg.
m.rad 0,000
Area2, from -25,0 to 0,0 deg. m.rad 0,000 4.5 Offshore supply vessel
4.5.6.2.1: GZ area between 0 and angle of maximum GZ
Pass
from the greater of spec. heel angle 0,0 deg 0,0 to the lesser of angle of first GZ peak 18,2 deg angle of max. GZ 18,2 deg 18,2 angle of vanishing stability 49,2 deg lower heel angle 15,0 deg required GZ area at lower heel
angle 0,070 m.rad
higher heel angle 30,0 deg required GZ area at higher heel
angle 0,055 m.rad
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 234
shall not be less than (>=) 0,067 m.rad 1,098 Pass 4.5 Offshore supply vessel
4.5.6.2.2: Area 30 to 40 Pass
from the greater of spec. heel angle 30,0 deg 30,0 to the lesser of spec. heel angle 40,0 deg 40,0 first downflooding angle n/a deg angle of vanishing stability 49,2 deg shall not be less than (>=) 0,030 m.rad 0,622 Pass 4.5 Offshore supply vessel
4.5.6.2.3: Maximum GZ at 30 or greater
Pass
in the range from the greater of spec. heel angle 30,0 deg 30,0 to the lesser of spec. heel angle 180,0 deg 180,0 shall not be less than (>=) 0,200 m 4,461 Pass Intermediate values angle at which this GZ occurs deg 30,0 4.5 Offshore supply vessel
4.5.6.2.4: Angle of maximum GZ
Pass
limited by first GZ peak angle 18,2 deg 18,2 shall not be less than (>=) 15,0 deg 18,2 Pass 4.5 Offshore supply vessel
4.5.6.2.5: Initial GMt Pass
spec. heel angle 0,0 deg shall be greater than (>) 0,150 m 31,645 Pass A.749(18) Ch3 - Design criteria ap-plicable to all ships
3.1.2.4: Initial GMt Pass
spec. heel angle 0,0 deg shall not be less than (>=) 0,150 m 31,645 Pass
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 235
6.4.4. Carena 84 .- Condiciones de estabilidad sin superficie vélica en la carga Stability Calculation – Carena 84 (Figura 6-20)
-16
-12
-8
-4
0
4
8
12
0 10 20 30 40 50 60 70
Max GZ = 5,552 m at 16,4 deg.
4.5.6.2.5: Initial GMt GM at 0,0 deg = 42,073 m3.1.2.4: Initial GMt GM at 0,0 deg = 42,073 m
3.2.2: Severe wind and rolling Wind Heeling (steady)3.2.2: Severe wind and rolling Wind Heeling (gust)
GZ = Heel to Starboard = -1,174 m 45,000 deg. Area (from zero heel) = 148,8 m. deg.
Heel to Starboard deg.
GZ
m
Stability Calculation and criteria – Carena 84
Tabla 6-20 Code Criteria Value Units Actual Status SOLAS, II-1/8
8.2.3.1: Range of residual positive stability
Pass
from the greater of angle of equilibrium 0,0 deg 0,0 to the lesser of first downflooding angle n/a deg angle of vanishing stability 40,6 deg 40,6 shall not be less than (>=) 15,0 deg 40,6 Pass SOLAS, II-1/8
8.2.3.2: Area under residual GZ curve
Not Analysed
from the greater of angle of equilibrium deg to the lesser of spec. heel angle 22,0 deg first downflooding angle deg angle of vanishing stability deg shall not be less than (>=) 0,015 m.rad Not Analysed
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 236
SOLAS, II-1/8
8.2.3.3: Maximum residual GZ Not Analysed
in the range from the greater of spec. heel angle 0,0 deg angle of equilibrium deg to the lesser of spec. heel angle 180,0 deg first downflooding angle deg shall not be less than (>=) 0,100 m Not Analysed Intermediate values angle at which this GZ occurs deg A.749(18) Ch3 - De-sign criteria applicable to all ships
3.1.2.1: Area 0 to 30 Pass
from the greater of spec. heel angle 0,0 deg 0,0 to the lesser of spec. heel angle 30,0 deg 30,0 angle of vanishing stability 40,6 deg shall not be less than (>=) 0,055 m.rad 2,146 Pass A.749(18) Ch3 - De-sign criteria applicable to all ships
3.1.2.1: Area 0 to 40 Pass
from the greater of spec. heel angle 0,0 deg 0,0 to the lesser of spec. heel angle 40,0 deg 40,0 first downflooding angle n/a deg angle of vanishing stability 40,6 deg shall not be less than (>=) 0,090 m.rad 2,487 Pass A.749(18) Ch3 - De-sign criteria applicable to all ships
3.1.2.1: Area 30 to 40 Pass
from the greater of spec. heel angle 30,0 deg 30,0 to the lesser of spec. heel angle 40,0 deg 40,0 first downflooding angle n/a deg angle of vanishing stability 40,6 deg shall not be less than (>=) 0,030 m.rad 0,341 Pass A.749(18) Ch3 - De-sign criteria applicable to all ships
3.1.2.2: Max GZ at 30 or greater Pass
in the range from the greater of spec. heel angle 30,0 deg 30,0 to the lesser of spec. heel angle 180,0 deg 180,0 shall not be less than (>=) 0,200 m 3,507 Pass Intermediate values angle at which this GZ occurs deg 30,0 A.749(18) Ch3 - De-
3.1.2.6: Turn: angle of equilibrium Pass
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 237
sign criteria applicable to all ships Turn arm: a v^2 / (R g) h cos^n(phi) constant: a = 0,9996 vessel speed: v = 0,000 kts turn radius, R, as percentage of Lwl 510,00 % h = KG - mean draught / 2 20,360 m cosine power: n = 1 shall not be greater than (<=) 10,0 deg 0,0 Pass Intermediate values Heel arm amplitude m 0,000 A.749(18) Ch3 - De-sign criteria applicable to all ships
3.2.2: Severe wind and rolling Pass
Wind arm: a P A (h - H) / (g disp.) cos^n(phi)
constant: a = 0,99966 wind pressure: P = 504,0 Pa area centroid height: h = 6,000 m additional area: A = 50,000 m^2 H = vert. centre of projected lat.
u'water area 5,261 m
cosine power: n = 0 gust ratio 1,5 Area2 integrated to the lesser of roll back angle from equilibrium
(with steady heel arm) 25,0 (-25,0)
deg -25,0
Area 1 upper integration range, to the lesser of:
spec. heel angle 50,0 deg first downflooding angle n/a deg angle of vanishing stability (with
gust heel arm) 40,6 deg 40,6
Angle for GZ(max) in GZ ratio, the lesser of:
angle of max. GZ 15,5 deg 15,5 Select required angle for angle of
steady heel ratio: Margin-lineIm-mersio-nAngle
Criteria: Pass Angle of steady heel shall not be
greater than (<=) 16,0 deg 0,0 Pass
Area1 / Area2 shall not be less than (>=)
100,000 % 1578398,368
Pass
Intermediate values Model windage area m^2 1481,814 Model windage area centroid height m 17,417 Total windage area m^2 1531,814
Total windage area centroid height m 17,044 Heel arm amplitude m 0,006 Equilibrium angle with steady heel
arm deg 0,0
Equilibrium angle with gust heel arm deg 0,0 Area1 (under GZ), from 0,0 to 40,6
deg. m.rad 2,488
Area1 (under HA), from 0,0 to 40,6 deg.
m.rad 0,006
Area1, from 0,0 to 40,6 deg. m.rad 2,482 Area2 (under GZ), from -25,0 to 0,0 m.rad 0,000
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 238
deg. Area2 (under HA), from -25,0 to 0,0
deg. m.rad 0,000
Area2, from -25,0 to 0,0 deg. m.rad 0,000
4.5 Offsho-re supply vessel
4.5.6.2.1: GZ area between 0 and angle of maximum GZ
Pass
from the greater of spec. heel angle 0,0 deg 0,0 to the lesser of angle of first GZ peak 15,5 deg angle of max. GZ 15,5 deg 15,5 angle of vanishing stability 40,6 deg lower heel angle 15,0 deg required GZ area at lower heel angle 0,070 m.rad higher heel angle 30,0 deg required GZ area at higher heel angle 0,055 m.rad shall not be less than (>=) 0,070 m.rad 0,942 Pass 4.5 Offsho-re supply vessel
4.5.6.2.2: Area 30 to 40 Pass
from the greater of spec. heel angle 30,0 deg 30,0 to the lesser of spec. heel angle 40,0 deg 40,0 first downflooding angle n/a deg angle of vanishing stability 40,6 deg shall not be less than (>=) 0,030 m.rad 0,341 Pass 4.5 Offsho-re supply vessel
4.5.6.2.3: Maximum GZ at 30 or greater
Pass
in the range from the greater of spec. heel angle 30,0 deg 30,0 to the lesser of spec. heel angle 180,0 deg 180,0 shall not be less than (>=) 0,200 m 3,507 Pass Intermediate values angle at which this GZ occurs deg 30,0 4.5 Offsho-re supply vessel
4.5.6.2.4: Angle of maximum GZ Pass
limited by first GZ peak angle 15,5 deg 15,5 shall not be less than (>=) 15,0 deg 15,5 Pass 4.5 Offsho-re supply vessel
4.5.6.2.5: Initial GMt Pass
spec. heel angle 0,0 deg shall be greater than (>) 0,150 m 41,499 Pass
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 239
6.5. ESTABILIDAD DURANTE LA EMERSIÓN E INMERSIÓN.
6.5.1. Criterios de estabilidad para calados mayores de 13,36 m
Es necesario que el buque HLC no solamente navegue en condiciones de
estabilidad adecuadas al calado reglamentario de máxima carga sino que sea ca-
paz de recoger y liberarse de la carga, por lo que habrá que tener presente que las
condiciones de inmersión y emersión podrían limitar la capacidad final de trans-
porte en el caso de no cumplir con los criterios de estabilidad preceptivos en es-
tas dos maniobras.
Se pueden dividir estas dos maniobras en dos fases diferenciadas:
a) Fase durante la cual el buque se sumerge en lastre por debajo de la quilla del
artefacto para proceder a su carga sobre la cubierta intemperie y emerger poste-
riormente con el mismo hasta la flotación de verano (Proceso de carga)
b) Fase durante la cual el buque se sumerge a plena carga con el artefacto sobre
la cubierta intemperie hasta un calado en el que este artefacto flote establemente
y se independice entonces de la carga. (Proceso de descarga)
Los valores operativos de inmersión serán función del flotador transpor-
tado (< ó = a 10 metros de calado), y por lo tanto deberán estar como máximo en
torno a los 23 m de calado del buque, lo que supone que la cubierta de cierre o
de francobordo estará como máximo aproximadamente a 10 m por debajo de la
superficie del agua.
Los valores de las cargas a estudiar serán aquellos con los que se han
llevado a cabo las condiciones de estabilidad para las cuatro carenas aquí ex-
puestas. En estos cálculos no se ha tenido en cuenta considerar la carga como
una superestructura estanca, tanto en la maniobra de tomar la carga como en la
de soltarla, la carga deberá estar únicamente soportada por la fuerza de roza-
miento. Las curvas hidrostáticas para cada carena y para un calado máximo de
23 m. aproximadamente darán el desplazamiento y el KBt correspondiente lo
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 240
que permitirá configurar condiciones de carga coherentes con estos valores, ob-
teniendo así un KG adecuado para la estabilidad del buque.
La primera cuestión que plantean los procesos de carga / descarga son los
criterios de estabilidad a tener en cuenta ya que parece razonable no aplicar los
criterios IMO que están pensados para un buque en normales condiciones de na-
vegación y no para ser aplicadas durante los espacios de tiempo que se emplean
en estas maniobras y donde siempre es posible elegir tanto las condiciones me-
teorológicas como el lugar de la mar más conveniente y contar con el apoyo de
los remolcadores que se consideren necesarios. Sin embargo, a título de conoci-
miento, veremos cuáles son los resultados aplicando la reglamentación siguiente:
1. Aplicar las condiciones generales de IMO (A.749 (18) Ch3,1 – “Design
criteria applicable to all ships”) de estabilidad durante los procesos de
carga y descarga para un buque cualquiera con la consiguiente penaliza-
ción de la carga a trasportar. Aplicar las condiciones IMO (A749 Ch 4.5
“Offshore supply vessel”) durante la maniobra de carga y descarga.
2. Criterios de la Sociedad de Clasificación consultada.
Adjuntamos la respuesta de la Sociedad de Clasificación acerca de un cri-
terio de estabilidad en las maniobras enunciadas, en cuanto los criterios IMO no
parecen estar definidos claramente para su aplicación en las dos maniobras
enunciadas:
1º texto
QUOTE
“Intact stability during loading /off loading:
The stability during the loading (lifting) and off-loading sequence should
be investigated in details (reasonable small steps/intervals) to ensure ad-
equate stability. Correct free surface effect must be applied all the times.
We recommend a minimum GM of 0,3 to be complied with (we do not
have any specific requirements for this in (..) Rules, but a GM of 0,3 is
used for temporary conditions for mobile offshore units, and this opera-
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 241
tion have some element in common with that). In addition the range and
height of GZ-curves should not be worse than those presented form the
submerged condition.
UNQUOTE
2º texto:
QUOTE:
“ From (…), Stability, Load Line & Tonnage
Please Reply to: (…)
Subject: (…) HEAVY LIFT SUBMERSIBLE DECK CARGO CARRIER –
STABILITY CRITERIA, INTACT AND DAMAGED
Reference is made to your email dated (…) with attached enquiry from
(…) of de same data.
Damage stability: If an actual B-60 or B-100 freeboard is assigned and
the ship has to meet ICLL, Reg 27, it will not be required to meet SOLAS
Ch II-1, Part B-1.
Intact stability: The alternative criteria of Ch 4.5 in the IMO Intact sta-
bility code (Res. A.749). However these criteria are generally considered
to be equivalent to those of 3.1, see also DNV rules Pt.3 Ch 3, Sec. 9
D101 and D102. The application should however for the sake or order be
clarified with the flag authority.
Temporary conditions: We agree that the most onerous condition nor-
mally would be the condition when the main hull is just submerged. We
would not recommend a GM in this condition less than 0,30 m, in order
to have an adequate safety margin. In addition it should be investigated
that the range and height of the GZ curve in this condition is satisfacto-
ry.”
UNQUOTE
Estos criterios han sido recogidos en las Reglas de la Sociedad de Clasifica-
ción hace poco tiempo. (Véase, DNV Rules for ships, Ref. 13, pág. 100)
En este sentido la Sociedad de Clasificación opina, en la correspondencia
expuesta, que aun siendo en condiciones especiales, es necesario adoptar un
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 242
GM0 no inferior a 0,30 m considerando esto como un adecuado margen de segu-
ridad. Añade que se deberán investigar si los rangos y alturas de la curva GZ son
satisfactorios en estas condiciones, es decir, para un GM0 de 0,30 m.
Consideramos que si la IMO establece unos criterios de estabilidad gene-
rales mínimos para todos los buques en condiciones normales de navegación, las
condiciones temporales de carga y descarga están fuera de estos criterios.
La condición de GM0 igual o no inferior a 0,30 m no es particularmente
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 246
BM = BMBUQUE (HIDRO) para el calado de 13,41 m,
6.5.2.1. Aplicación Carena 72
Se considera la carena 72 para un calado de 13,41 m. El buque se en-
cuentra con la mar en calma, sin viento, soporta todo el peso de la carga,
sin tener el alivio de la flotación total o parcial de la misma, y el área de
flotación del buque se reduce a la superestructura de proa y a los tanques
de trimado de popa. En estas condiciones, al ser el área de flotación de la
carga nula, el BM CARGA será cero.
Para el desplazamiento de 177.121 t:
Tabla 6-21 Draft Amidsh. m 13,411 Displacement tonne 177121 Heel to Starboard degrees 0,26 Draft at FP m 14,115 Draft at AP m 12,706 Draft at LCF m 13,221 Trim (+ve by stern) m -1,409 WL Length m 211,369 WL Beam m 72,001 Wetted Area m^2 25751,764 Waterpl. Area m^2 8360,223 Prismatic Coeff. 0,856 Block Coeff. 0,805 Midship Area Coeff. 0,000 Waterpl. Area Coeff. 0,549 LCB from Amidsh. (+ve fwd) m 3,469 LCF from Amidsh. (+ve fwd) m -27,882 KB m 7,000 KG fluid m 13,235 BMt m 19,463 BML m 203,696 GMt m 13,227 GML m 197,461 KMt m 26,462 KML m 210,695 Immersion (TPc) tonne/cm 85,709 MTc tonne.m 1692,184 RM at 1deg = GMt.Disp.sin(1) tonne.m
40888,334
Max deck inclination deg 0,5 Trim angle (+ve by stern) deg -0,4
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 247
KGmax > 7,035 +5,199 - 0,3 = 11,9340 m (6-29)
Calculamos el KGlimit.
Displacement tonne Limit KG m Criteria Type 177121 15,570 4.5 Offshore
supply vessel 4.5.6.2.2: Area 30 to 40
Determinamos la condición de carga correspondiente al calado 13,4 m.
GZ = Heel to Starboard = -0,060 m 0,000 deg. Area (from zero heel) = 0 m. deg.
Heel to Starboard deg.
GZ
m
Los valores de estabilidad obtenidos para los criterios aplicados han sido:
Tabla 6-23 Code Criteria Value Units Actual Status 4.5 Offshore supply vessel
4.5.6.2.1: GZ area be-tween 0 and angle of maximum GZ
Pass
from the greater of spec. heel angle 0,0 deg 0,0 to the lesser of angle of first GZ peak 24,5 deg angle of max. GZ 24,5 deg 24,5 angle of vanishing stabi-
lity 48,8 deg
lower heel angle 15,0 deg required GZ area at low-
er heel angle 4,011 m.deg
higher heel angle 30,0 deg required GZ area at high-
er heel angle 3,151 m.deg
shall not be less than (>=)
3,464 m.deg 27,811 Pass
4.5 Offshore supply vessel
4.5.6.2.2: Area 30 to 40 Pass
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 251
from the greater of spec. heel angle 30,0 deg 30,0 to the lesser of spec. heel angle 40,0 deg 40,0 first downflooding angle n/a deg angle of vanishing stabi-
lity 48,8 deg
shall not be less than (>=)
1,719 m.deg 13,370 Pass
4.5 Offshore supply vessel
4.5.6.2.3: Maximum GZ at 30 or greater
Pass
in the range from the greater of
spec. heel angle 30,0 deg 30,0 to the lesser of spec. heel angle 180,0 deg 180,0 shall not be less than
(>=) 0,200 m 1,735 Pass
Intermediate values angle at which this GZ
occurs deg 30,0
4.5 Offshore supply vessel
4.5.6.2.4: Angle of ma-ximum GZ
Pass
limited by first GZ peak angle
24,5 deg 24,5
shall not be less than (>=)
15,0 deg 24,5 Pass
4.5 Offshore supply vessel
4.5.6.2.5: Initial GMt Pass
spec. heel angle 0,0 deg shall be greater than (>) 0,150 m 28,975 Pass A.749(18) Ch3 - Design criteria applicable to all ships
3.1.2.2: Max GZ at 30 or greater
Pass
in the range from the greater of
spec. heel angle 30,0 deg 30,0 to the lesser of spec. heel angle 180,0 deg 180,0 shall not be less than
(>=) 0,200 m 1,735 Pass
Intermediate values angle at which this GZ
occurs deg 30,0
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 252
6.6. PLANTEAMIENTO DE LA ESTABILIDAD EXCESIVA DE LOS BUQUES
ESTUDIADOS EN CONDICIONES DE NAVEGACIÓN PARA EVITAR EXCESI-
VAS ACELERACIONES.
El aumento de la manga del buque lleva consigo un aumento de la estabilidad,
que una altura metacéntrica grande hace incómoda la vida a bordo y para valores muy
elevados de la misma puede hacer peligrosa la navegación (aceleraciones laterales).
Se tratará en este parágrafo de estudiar las posibles correcciones de estabilidad,
conforme a los Reglamentos y según la disposición de los tanques de estos buques. Así
mismo, se pondrá de manifiesto la insuficiencia de las mismas para corregir las altas
aceleraciones de escora en los buques aquí estudiados.
6.6.1. Movimiento de escora de los buques.
Cuantificar los movimientos de estos buques en un mar ondoso se escapa
del objetivo que aquí se propone. No obstante, se buscará determinar brevemente
el movimiento de escora de estos buques estableciendo hipótesis simplificativas
que permitan llegar a un resultado práctico, (Principles of Naval Architecture,
Section 3, 3 of Chapter IX, page 670) (Véase Bibliografia, Ref. 7) y así mismo
con hipótesis simplificativas definiremos el mar ondoso en que se mueve el bu-
que (Véase Bibliografía, Ref. 7)
6.6.1.1. Parámetros de estos buques
Si se considera un cuerpo girando en un medio homogéneo sin resis-
tencia al rozamiento y al que se le aplica un momento periódico, éste
tiende a girar alrededor de su centro de gravedad. Si fuera un cuerpo su-
mergido tal como un submarino, éste giraría alrededor de un eje que pa-
saría por su centro de gravedad. Pero si este cuerpo fuera un buque en el
que una parte del mismo está en el agua (obra viva) y otra en el aire (obra
muerta) su movimiento no tendría ningún eje fijo de giro debido al dife-
rente efecto dinámico del buque en el aire y en el agua. Desgraciadamen-
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 253
te poco se conoce cuantitativamente acerca del movimiento del eje de gi-
ro desde la posición normal a otra de escorada. Se puede decir que cuan-
do C.G. coincide con la flotación o está por encima de ella, el eje de giro
está debajo de C.G. En general estos ejes describen una superficie regla-
da curva. Se puede afirmar, entonces, que para buques de formas usuales
y pequeños ángulos de escora, el eje de giro está cerca de C.G.
Para la resolución de problemas en donde es necesario fijar la posi-
ción del eje de giro se asume que este eje pasa por el centro de gravedad.
Partiendo de estas hipótesis la ecuación diferencial del movimiento
de escora de un buque sería:
2
20
dI M
dt
θ + = ; (6-30)
donde:
I es el momento de inercia de la masa del buque en relación con un eje
longitudinal que pase por el C.G.
M es el momento del par adrizante.
θ es el ángulo de escora a partir de la posición vertical.
2I kg
∆= ; (6-31)
donde:
k es el radio de giro (radius of gyration) de la masa del buque alrededor
de un eje longitudinal que pase por el C.G.
Para pequeños ángulos de escora:
M GZ GMsen GMθ θ= ∆ = ∆ = ∆ ; (6-31)
Sustituyendo estos valores, tendremos:
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 254
2
2 20
d gGM
dt k
θ θ+ = ; (6-32)
La ecuación (6-30) representa un movimiento periódico simple,
cuyo periodo natural de balance es:
2 kT
gGMθ
π= ; (6-33);
operando tendremos:
2,007k KT
GM GMθ = = ; (6-34)
siendo K una constante característica especifica del buque, que actual-
mente es posible calcular dados los medios de computarización existen-
tes.
Si aplicamos esto a la C 72 y estimamos que la distribución de
masa interna del buque es tal que su radio de giro toma un valor en torno
al 40% de la manga, podríamos llegar al siguiente resultado:
0
2*0,40* 0,8*B BT
GM GM= = ; (6-35)
Conociendo que el GM0 = 31,64 m para un desplazamiento co-
rrespondiente al francobordo de verano, obtenemos: T0 = 10,18 s; siendo
T0 el periodo natural del buque.
Quedan así establecidos de forma estimativa los parámetros del
buque.
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 255
6.6.1.2. Parámetros de ola.
El estado de la mar lo definiremos por el parámetro de ola, que
viene dado por la altura significativa de ola y el periodo de la misma.
Suponiendo olas potenciales de perfil senoidal, moviéndose en
zonas de gran profundidad (relación "profundidad/longitud de ola" ma-
yor que 0,5), es posible llegar a los siguientes resultados:
2
2
gTλπ
= (6-36);
η = πH/λ (6-37);
siendo:
η = pendiente máximo del perfil de ola;
λ = longitud de la ola (m);
H = altura significativa de ola en m.
6.6.1.3. Factor de amortiguamiento.
El factor de amortiguamiento es más difícil de estimar por los
métodos analíticos. Pueden obtenerse resultados conservadores en la
mayoría de los casos, si fijamos el factor de amortiguamiento igual a 0,1
(Véase Bibliografía, Ref.16 )
La estimación del rumbo para el que se produce la entrada en
sincronismo puede realizarse mediante la formulación que aparece en la
referencia bibliográfica (Véase Ref.16)
El sincronismo se dará cuando la frecuencia de encuentro coin-
cida con la frecuencia natural, correspondiente al movimiento conside-
rado. Si definimos el factor de sintonía Λ:
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 256
0
0
e
e
T
T
ωω
Λ = = ; (6-38)
siendo:
T0 = periodo natural del buque (s);
Te = periodo modal de la ola incidente (s);
00 cose U
g
ωω ω β= − ⋅ ⋅ ; (6-39)
0
2 gπωλ
= ; (en aguas profundas); (6-40)
Así mismo siendo:
λ = longitud de la ola (m);
ωe = frecuencia de encuentro (rad/s);
ω0 = frecuencia absoluta de la ola incidente (rads/s);
g = aceleración de la gravedad (m/s2);
U = velocidad del buque (m/s);
β = ángulo de incidencia entre la ola y el buque (180º para olas
de proa, 90º para ola de estribor y 0º para olas de popa)
Si la frecuencia de encuentro coincide con la frecuencia natural
el factor de sintonía Λ= 1.
Reduciendo la mencionada formulación a una expresión que re-
laciona tres parámetros adimensionales, se llega al siguiente resultado:
01 coso
e
T T U
Tβ
λ = =
; (6-41)
Para calcular el par escorante inducido por las olas se supone que:
• A igualdad del resto de parámetros, dicho par aumenta con rum-
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 257
bo relativo respecto a las olas, siendo nulo para olas de proa a
popa y máximo para olas de través.
• A igualdad del resto de parámetros, dicho par disminuye con la
eslora del buque.
En estas condiciones es posible llegar al siguiente resultado:
2. . . .( )L
P g GM sen λη β= ∆ (6-42); (Véase Bibliografía, Ref. 16)
Siendo:
P = par inducido por las olas (N.m);
∆= desplazamiento del buque (kg);
η = pendiente máxima del perfil de ola;
L = eslora del buque (m);
λ = longitud de la ola (m)
Esta expresión da estimaciones satisfactorias para olas de través
(β) comprendida entre 30º y 150º. Sin embargo, cuando las olas inciden
sobre el buque por la proa o por la popa pueden aparecer fenómenos de
resonancia paramétrica acompañados de fuertes movimientos de balance.
Estos fenómenos tienen su origen en la desestabilización producida por la
variación de las características hidrostáticas del buque al paso de las olas.
La resonancia paramétrica es un fenómeno complejo inducido por
la interacción de movimientos verticales combinada con la presencia de
no linealidades en el modelo físico, lo que puede justificar un estudio en
profundidad del comportamiento del buque – mediante códigos software
de simulación, ensayos de canal, entre otros – para mares incidiendo lon-
gitudinalmente sobre el mismo.
Los movimientos oscilatorios dan lugar a aceleraciones angulares
(balance, cabeceo y guiñada) o aceleraciones lineales (arfada, largada y
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 258
deriva). Las aceleraciones dependerán del periodo de oscilación del mo-
vimiento considerado y en el caso de oscilaciones angulares dependerán
además de la situación a bordo respecto del eje de oscilación.
Todas estas aceleraciones inducirán fuerzas en las cargas a bordo,
llamadas fuerzas de inercia.
6.6.1.4. Parámetros a tener en cuenta en la estabilidad de los buques
estudiados.
Brevemente se enunciarán los criterios básicos de estabilidad a
partir de los parámetros vistos del buque que hay que considerar para la
corrección de estabilidad.
1. En la figura 6-9 de la página 191, vemos:
GZ = GM sen θ; (6-43)
siendo θ el ángulo de balance.
Así mismo tenemos que:
GM = BM – BG; (6-44)
siendo:
BM = radio metacéntrico trasversal;
BG = distancia del centro de carena a la posición del C.G.
Sustituyendo estos valores en la fórmula (6-44):
GZ = BM sen θ - BG sen θ; (6-45)
La fórmula (6-45) se compone de dos partes: “BM sen θ”
y “BG sen θ”. La primera parte depende fundamentalmente de la
posición del centro de carena y del metacentro y se suele llamar
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 259
“par de estabilidad de formas”, aludiendo con ello a las formas
del buque de las que dependen B (centro de carena) y M (meta-
centro). La segunda parte, y una vez definida la posición del cen-
tro de carena, o sea definidas en general las formas del buque, de-
pende de la posición del centro de gravedad y por ello se suele
llamar “par de estabilidad de pesos”.
Como se observa en la fórmula, la posición baja del C.G. fa-
vorece siempre la estabilidad, por eso en los buques en general
hay que evitar los pesos altos.
Como se ve en la fórmula (6-45) para determinar los valores
de GZ es necesario conocer la posición del centro de carena B pa-
ra distintas inclinaciones finitas.
2. En el parágrafo anterior, fórmula 6-6 página 191, se ha visto:
GZ = KN – KG sen θ; (6-6)
Con los brazos de palanca para distintos desplazamientos se
pueden obtener unas curvas para los diferentes ángulos de escora,
tales que en ordenadas se sitúan los valores KN y en abcisas los
desplazamientos en toneladas. Estas curvas llamadas curvas
transversales de estabilidad o curvas KN o Pantocarenas (se supo-
ne que la distancia KG es la misma para todos los distintos des-
plazamientos y se escoge lo suficientemente pequeña para que re-
sulte la estabilidad positiva, para cada uno de los desplazamientos
y un ángulo grande de inclinación). En estas curvas se ve cómo el
brazo de palanca máximo disminuye en longitud a medida que
aumenta el desplazamiento.
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 260
Así mismo la fórmula (6-34) página 254 pone en evidencia
que una altura metacéntrica elevada haría molesta la vida a bordo
durante la navegación, ya que el periodo de oscilación del buque
Tθ sería pequeño y la frecuencia alta, y por lo tanto el par adrizan-
te sería fuerte con aceleraciones altas.
Con una altura metacéntrica pequeña, el movimiento de
oscilación del buque se ralentiza, y esto podría en determinadas
condiciones de la mar ser peligroso. El valor de la altura metacén-
trica real del buque se calcula una vez llevada a cabo la prueba de
estabilidad del buque ya terminado y a flote. En esta prueba se
determina de la posición del C.G. del mismo.
El radio metacéntrico, como hemos visto, es un parámetro
que depende de la forma de la carena de buque, es decir, de su
obra viva. El proyectista tiene muy en cuenta este parámetro a la
hora de asignar unos determinados parámetros de forma al buque.
Así, por ejemplo, un buque de pasaje debe tener un periodo y en
definitiva una frecuencia de oscilación cuya aceleración sea lo su-
ficiente baja que haga cómoda la vida del pasaje a bordo. Acele-
raciones muy bajas, es decir, periodos muy largos, serían peligro-
sos en cuanto el par adrizante pudiera no ser capaz de adrizar el
buque y el oleaje del mar a sotavento podría provocar la zozobra
del mismo. Existen criterios estimativos para asignar la altura me-
tacéntrica a determinados tipos de buque en función de un % de la
K
B
G
M
Z
C
N
Figura 6-9
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 261
manga. Por ejemplo, en un buque carguero se estima entre un 2 a
3% de la manga; en un buque de pasaje normalmente tienen muy
poco GM positivo y con frecuencia no excede del 1% de la manga
entre otros. Para los buques de esta tesis no se conocen criterios
generalizados aplicables por el momento.
Los buques HLC para grandes pesos con altos C.G. como se
ha visto, necesitan mucha estabilidad y por lo tanto sus pares
adrizantes son muy elevados. Si por el contrario esta estabilidad
fuera tal que las aceleraciones que provoca pudiesen dañar la car-
ga, el buque no sería idóneo. Estamos pues ante el siguiente dile-
ma opuesto: mucha estabilidad (par adrizante grande) o bajas ace-
leraciones de escora. El problema se reduce a cómo disminuir las
aceleraciones con pares de adrizamiento grandes, problema de di-
fícil solución y que aboca necesariamente a la propuesta del capí-
tulo 7: los sistemas de estabilidad trasversal.
6.6.2. Correcciones de estabilidad reglamentarias.
Las reglamentaciones que se han visto en el parágrafo 6.1 del pre-
sente capítulo con la IMO Intact Stability Code (IMO Res. A. 749
(18)) actualizada por la IMO MSC 85/26 Add ANNEX 2, así como
la Resolución A652 (14) IMO (20 Noviembre 1985) con las corres-
pondientes reglas de SOLAS Ch.II-1, obligan la corrección de esta-
bilidad en determinados casos y tener en cuenta ciertos fenómenos.
A continuación se resumen los siguientes subparágrafos:
1. Hay una serie de fenómenos tales como la acción del viento de
través en buques con mucha superficie expuesta, la acumulación
de hielo en la obra muerta, el agua embarcada en cubierta, las ca-
racterísticas de balance, la mar de popa, etcétera, que influyen de
manera desfavorable en la estabilidad, por lo que se aconseja a la
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 262
Administración que los tenga en cuenta siempre que lo juzgue
necesario.
2. Se establecen algunas medidas para disponer de un margen segu-
ro de estabilidad en todas las etapas del viaje, teniendo en cuenta
la adición de pesos, tales como los debidos a la absorción de agua
y al engelamiento (los pormenores relativos a la acumulación de
hielo producida por el engelamiento figuran en el capítulo 5) y la
pérdida de peso, tal como la debida al consumo de combustible y
provisiones.
3. Habrá que demostrar la aptitud del buque para resistir los efectos
combinados del viento de través y del balance respecto de cada
condición normal de carga, con referencia a la figura, del modo
siguiente:
a) se someterá el buque a la presión de un viento constante
que actúe perpendicularmente al plano de crujía lo que dará como
resultado el correspondiente brazo escorante (Iw1 );
b) se supondrá que a partir del ángulo de equilibrio resultante
(θo) el buque se balancea por la acción de las olas hasta alcanzar
un ángulo de balance (θ1) a barlovento. Se prestará atención al
efecto de un viento constante de forma que se eviten ángulos de
escora excesivos;
c) a continuación se someterá al buque a la presión de una rá-
faga de viento que dará como resultado el correspondiente brazo
escorante (Iw2);
d) en estas circunstancias, el área b debe ser igual o superior
al área a de la figura 3.2.2.1, “Vientos y balances intensos” del
Reglamento;
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 263
e) en las condiciones normales de carga que se indican en la
sección 3.5. se deben tener en cuenta los efectos de superficie li-
bre (sección 3.3).
f) Los ángulos de esta figura se definen del modo siguiente:
0θ = ángulo de escora provocado por un viento constante
1θ = ángulo de balance a barlovento debido a la acción de las olas
2θ = ángulo al que se produce inundación descendente ( fθ ) o 50º, o cθ ;
tomando de estos valores el menor, de donde:
fθ = ángulo de escora al que se sumergen las aberturas del casco, super-
estructuras o casetas que no puedan cerrarse de modo estanco a la intem-
perie. Al aplicar este criterio no hará falta considerar abiertas las peque-
ñas aberturas por las que no pueda producirse inundación progresiva,
cθ = ángulo de la segunda intersección entre la curva de brazos escoran-
tes IW2 y la de brazos GZ.
Para el cálculo de los brazos escorantes, consultar IMO Resolu-
ción A. 749 (18), parágrafo 3.2.2.2. (Véase Bibliografía, Ref. 14)
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 264
4. Para los buques suministro mar adentro (supply vessel):
a) Se tendrá presente que los criterios de estabilidad mencionados en
6.1.2.1.1 y 6.1.2.1.2 son valores mínimos, y no figuran valores máximos
recomendados. Es aconsejable evitar valores excesivos, ya que éstos po-
drían originar aceleraciones posiblemente perjudiciales para el buque, la
dotación, el equipo y el transporte de la carga en condiciones de seguri-
dad.
b) La altura metacéntrica inicial y las curvas de estabilidad se corregirán en
cuanto al efecto de las superficies libres de los líquidos de los tanques en
todas las condiciones de carga, de conformidad con las hipótesis de la
presente norma (Véase Bibliografía, Ref. 14). No obstante, la frecuencia
alta de los movimientos de escora seguirán provocando aceleraciones al-
tas.
6.6.2.1. Corrección por superficie libre del GM y de la curva GZ.
Todas las condiciones de carga se corregirán por efecto de las posi-
bles superficies libres de los líquidos contenidos en tanques, según las si-
guientes fórmulas:
sup. *liquidolibres xTanque
Buque
GM Iρ
∆ =∆
; (6-46)
siendo
xTanqueI : Momento de inercia de la superficie libre del tanque (m4)
liquidoρ : Densidad del líquido contenido en el tanque (Tm/m3)
Buque∆ : Desplazamiento del buque. (Tm)
Por tanto:
GMcorregido = GM – ∆GM ; (6-47)
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 265
Para cada condición de carga, los valores de la proyección de la
curva de los brazos adrizantes GZ sobre el plano trasversal, para cada án-
gulo de escora, se corregirán por el efecto de la superficie libre de los lí-
quidos contenidos en tanques, según la tabla de valores propuesta por el
IMO en función del momento producido.
. . . .. .fs
VM v B K
B L Hρ= (6-48)
siendo:
fsM : Momento debido a la superficie libre del tanque a 30º
(Tm.m.)
v: Volumen total del tanque (m3) B: Manga máxima del tanque (m)
Ρ: Densidad del líquido en el tanque (Tm/m3)
L: Eslora máxima del tanque (m)
H: Eslora máxima del tanque, (m)
K: Coeficiente adimensional determinado según la tabla del re-
glamento del IMO y en función de la relación B/H.
Para cada ángulo de escora se obtienen los valores siguientes:
( )fs iM
GZ∆ =∆
∑ ; (6-49)
GZcorregido = GZ – ∆GZ ; (6-50)
Los tanques para los que el valor de fsM a 30º sea menor que el
producto de 0,01 por el Peso en Rosca no es preciso que sean incluidos
en los cálculos de corrección.
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 266
6.6.2.2. Corrección por la acción del viento y balances intensos.
Según la reglamentación IMO, el cálculo del ángulo de escora por
viento y balances intensos se basa en el siguiente proceso:
• Someter al buque a la presión de un viento constante que actúe
perpendicularmente al eje longitudinal lo que dará como resultado
un brazo escorante de valor w, que se traducirá en un ángulo de
equilibrio debido al efecto anterior θ0.
• A partir del ángulo de equilibrio anterior θ0, el buque se balancea
por acción de las olas un ángulo de balance de θ1 a barlovento.
• Por último, se somete el buque a la presión de una racha de viento
que dará como resultado un brazo escorante de valor Iw2.
El cálculo de los brazos escorantes debido al viento constante y al
racheado será constante para todos los ángulos de inclinación y, según la
regla, se calcularán de la siguiente forma:
1
. .( )
P A ZIw m
D= ; (6-51)
Iw2 = 1,5. Iw1 (m); (6-52)
siendo:
P= 0,0514 (Tm/m2)
A: Área proyectada de la parte del buque por encima de la flota-
ción (m2)
Z: Distancia vertical desde el C.G. del área A hasta la mitad del
calado (m)
∆: Desplazamiento (Tm)
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 267
El ángulo de balance a barlovento debido a la acción de las olas,
se calcula de acuerdo con la siguiente expresión:
1 1 2109. . . . .k x x r sθ = ; (6-53)
siendo:
k = Factor igual a 1,0 cuando el buque no tiene quilla de balance.
x1 = Factor dado por la tabla 1 de la citada recomendación en re-
lación B/T.
x2 = Factor dado por la tabla 2 de la citada recomendación en
función del bloque.
r = se calcula como: r = 0,73 + 0,023.(B/T) - 0,043.(Lf/100).
Como ángulo θ2 se tomará el menor de los siguientes valores:
• Angulo mínimo de inmersión
• θc, produciéndose donde GZ sea igual a Iw2.
• 50º.
Con estos parámetros y según el criterio meteorológico, se deberá
verificar en cada caso que el área “a” es menor que el área “b) (ver figura
3.2.2.1. “Viento y Balances Intensos” pág. 263).
6.6.3. Posibles correcciones del C.G. en distintas condiciones de carga
En el parágrafo 6.3 de este capítulo se ha estudiado la influencia
de la carga y su ZG atendiendo a la normativa de estabilidad enunciada en
el parágrafo 6.1 de este capítulo y se han calculado, además, los ábacos
de estabilidad en función del peso de la carga y del ZG de la misma, en
función de los desplazamientos del buque. Pero se ha visto que el brazo
de palanca máximo disminuye en longitud a medida que aumenta el des-
plazamiento, por lo tanto, los buques con altura metacéntrica adecuada al
buque en uso en condiciones de mala mar deberán navegar con un des-
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 268
plazamiento igual o cercano al correspondiente al francobordo de verano,
ya que el GM deberá ser lo suficiente grande para que el par adrizante
sea lo suficientemente alto para hacer frente a los pares escorantes del
mar ondoso y lo suficientemente pequeño para evitar aceleraciones exce-
sivas que puedan provocar daños a las personas o en la carga.
La práctica que rige la carga de un buque es siempre la de procu-
rar situar el C.G. lo más bajo posible y este principio sigue válido en las
condiciones de carga estándar que se han visto en las condiciones de car-
ga de esta tesis. Sin embargo, en los buque HLC se da el caso con relati-
va frecuencia de que el flete a transportar sea de gran volumen, alto cen-
tro de gravedad pero de peso bajo en relación con el desplazamiento má-
ximo para el francobordo de verano, por ejemplo los módulos de tubería
para una estación licuadora de gas próxima a una plataforma offshore. En
estas circunstancias los buques HLC propuestos, con desplazamientos
menores al correspondiente al francobordo de verano, tienen la posibili-
dad de utilizar el lastre de los tanques altos para aumentar el desplaza-
miento a valores iguales o próximos al desplazamiento máximo para el
francobordo de verano y para subir el C.G. y disminuir la altura metacén-
trica.
La forma operativa sería plantear previamente la condición de
carga teniendo en cuenta:
• Corregir la estabilidad del buque por superficies libres en los po-
sibles tanques almacén de combustible, aceite, etc. de la Cª de Máquinas
• Corregir las superficies de los tanques de agua (sanitarios, etc) del
buque.
• Tener en cuenta la acción del viento en función de la superficie
vélica de la carga.
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 269
• Tener en cuenta la acción combinada del viento y el posible esta-
do de la mar.
Sin embargo, a pesar de todas las correcciones preceptivas por la norma-
tiva aplicada, el valor de GM seguirá siendo excesivamente alto para nave-
gar en mares de oleaje severo. Las condiciones de carga con las que se han
llevado a cabo las comprobaciones de las condiciones estándar vistas en el
parágrafo anterior, es decir, a plena carga de verano para comprobar la vali-
dez de los ábacos obtenidos, en el caso de la Carena 72 nos da valores del
GMo inicial de 31,645 m y un brazo de palanca del momento adrizante GZ
máximo de 5,082 m para un ángulo de escora de 18,2º.
Utilizando los tanques de lastre altos (a mayor altura) para la misma con-
dición de carga se obtiene una ligera disminución del GM aproximadamente
menor que el 4% del que previamente se había obtenido con condiciones de
carga utilizando los tanques bajos para el lastrado. Así como la utilización
de los tanques altos nos permitieron mejorar las condiciones de carga para
obtener un KGmax adecuado a la normativa de estabilidad, los GM son lo
suficientemente elevados que la posible disminución del GM es insuficiente
para navegar en mares severos.
6.6.4. Corrección meteorológica
No es objeto de esta tesis doctoral determinar y cuantificar el com-
portamiento de estos buques en la mar sino más bien sugerir las correccio-
nes de estabilidad aconsejables para permitir la navegación de los buques
estudiados y evitar las excesivas aceleraciones.
Las correcciones de estabilidad vistas en los parágrafos 6.6. no han
sido suficientes para disminuir el GM de forma adecuada y por lo tanto dis-
minuir la frecuencia de los pares adrizantes de estabilidad. Esto nos lleva a
considerar como posible solución limitar la navegación a mares de bonanza,
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 270
es decir, evitar la acción de la alta frecuencia de los pares escorantes del mar
ondoso en determinados mares y en determinadas estaciones del año.
Un estudio particularizado para una determinada carga en cubierta en
los HLC estudiados llevaría a considerar criterios específicos en función de
la forma geométrica de la carga, tales como altura (posición del centro de
gravedad), manga, superficie vélica, superficie de la carga fuera de los cos-
tados del buque, a considerar el coeficiente de rozamiento con la cubierta de
estiba, y en definitiva a considerar las condiciones medioambientales, tales
como el viento y el oleaje, como criterios sustanciales de operatividad. Sin
embargo, no es posible definir de forma generalizada las condiciones am-
bientales en cuanto al flete ya que en cada caso pueden modificarse sustan-
cialmente las posibles ventanas meteorológicas que para una carga serían
adecuadas y para otras no. Además, se escapan del objeto de esta tesis. Nos
limitaremos, por lo tanto, a sugerir posibles ventanas meteorológicas de na-
vegación atendiendo a los parámetros de estabilidad vistos en los buques es-
tudiados y las experiencias en buques con mangas inferiores pero también
altas.
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 271
Sea
State
Num
ber
Wind
description
Significant Wave
Heiht (m)
Sustaines Wind
Speed (knots)*
Percentage
Probability
Of Sea State
Model Wave Period (sec)
Range ** Most
Proba-
ble***
0 - 1 Calm;
Light air
Light
breeze
0 -0,1 0,05 0 -1 0,5 0
-
-
2 Gentle
breeze
0,1 - 0,5 0,3 1 -6 3,5 7,2 3,3 – 12,8 7,5
3 Moderate
breeze
0,5 – 1,25 0,88 7 - 16 11,5 22,4 5,0 – 14,8 7,5
4 Fresh
breeze
1,25 – 2,5 1,88 17 - 21 19 28,7 6,1 – 15,2 8,8
5 Strong
breeze
2,5 - 4 3,24 22 - 27 24,5 15,5 8,3 – 15,5 9,7
6 Near gale 4 - 6 5 28 - 47 37,5 18,7 9,8 – 16,2 12,4
7 Gale 6 -9 7,5 48 - 55 51,5 6,1 11,8 – 18,5 15,0
8 Strong
gale
9 - 14 11,5 56 - 63 59,5 1,2 14,2 – 18,6 16,4
> 8 Storm
Violent
storm
Hurricane
> 14 > 14 > 63 >
63
< 0,05 17,7 – 23,7 20,0
SEA STATE NUMERAL TABLE FOR THE OPEN OCEAN NORTH ATLANTIC
r.m.s. – “valores cuadráticos medios de la amplitud simple”;
- los valores significativos de amplitud simple, serán el doble de los valores tabulados.
- las ventanas meteorológicas de navegación las referiremos a los valores especificados en
* SEA STATE NUMERAL TABLE FOR THE OPEN OCEAN NORTH ATLANTIC
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 272
Basándonos en la experiencia de navegación de buques HLC para mangas infe-
riores a 63 m sugerimos la siguiente tabla:
r.m.s. – “valores cuadráticos medios de la amplitud simple”;
- los valores significativos de amplitud simple, serán el doble de los valores tabulados.
- las ventanas meteorológicas de navegación las referiremos a los valores especificados en
* SEA STATE NUMERAL TABLE FOR THE OPEN OCEAN NORTH ATLANTIC
** la mar de través para mangas > 63m deberán evitarse.
Las ventanas meteorológicas asignadas a cada condición de la carga,
deberán fundamentarse en los valores de la altura significativa de la ola, en
la velocidad del viento de forma continua y en la probabilidad de los mis-
mos.
CLASIFICACIÓN DE CRITERIOS ESPECÍFICOS UHLC (para > 63 m manga)
3. Intensidad y dirección del viento, corrientes etc. Valores max.
3.1 Inmersión del buque (abandono de carga) - Mar 0-1* -
3.2 Emersión del buque (recoger la carga) - Mar 0-1* -
3.3 Carga dentro de amuras - Mar 3* - 4* -
3.4 Carga sobresaliendo fuera de amuras - Mar 2*-3* -
3,5 Cargas con superficie vélica grande y dirección del viento a proa (0º)
- Mar 2*-3*
3,6 Cargas con superficie vélica grade y dirección del viento lateral (90º)**
- Mar 1* - 2*
3,7 Cargas con superficie vélica pequeña y dirección del viento a proa (0º)
- Mar 3*4*
3,8
Cargas con superficie vélica pequeña y dirección del viento a proa (90º)
- Mar 2* -3*
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
6. ESTABILIDAD ESTÁTICA: PLENA CARGA DISEÑO 273
6.6.4.1 Prácticas contractuales habituales de los buques HLC.
Los fletes de las grandes cargas que transportan los HLC vienen
cubiertos por pólizas de seguro que cubren las posibles pérdidas de la
carga.
En las especificaciones técnicas de transporte se fijan las condiciones
operativas del buque en donde prima la seguridad de la carga sobre cual-
quier otra circunstancia tales como el tiempo empleado en el transporte o
la ruta.
La ruta del buque viene fijada por las condiciones de la mar lo que
implica navegar exclusivamente en determinados meses del año en fun-
ción del océano y la época de bonanza del mismo.
El capitán del buque deberá recibir informaciones meteorológicas
que prevengan con tiempo suficiente posibles tormentas o cambios de la
mar e indicando rutas alternativas adecuadas. El cambio de ruta, debido a
la previsión de posibles condiciones meteorológicas inadecuadas, forma
parte de las condiciones del flete.
Así mismos se establecen instrucciones detalladas de operación. Para
situaciones donde el cabeceo o el “slamming” presenten valores que pue-
dan influir negativamente en la carga, se reducirá máquina y se pondrá
proa a la mar.
Habrá que tener presente el ángulo de incidencia de la ola respecto a
la dirección del buque siendo aconsejable siempre que se pueda navegar
proa a la mar.
Referente al viento, no solamente habrá que tener en cuenta su inten-
sidad, sino también la persistencia y el “fetch”.
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
7. ACCIONES DE FUTURO A REALIZAR 274
CAPÍTULO 7.- ACCIONES Y ESTUDIOS FUTUROS A REALIZAR EN RELA-
CIÓN CON EL ESTUDIO DINÁMICO DE LOS BUQUES HLC.
Para justificar este capítulo bastaría volver al comienzo de la tesis en el capítulo 2,
página 11, subparágrafos 8 y 9, donde se decía:
Preveer el comportamiento de un buque de estas características en su fase de
proyecto es de por sí una necesidad hoy día en cuanto permite tomar decisiones
a tiempo, flexibilizando el mismo.(…)Actualmente está muy extendido estudiar el
comportamiento del buque en la mar de acuerdo con los planteamientos reali-
zados en el dominio de la frecuencia, y basados en la “strip theory” (teoría de
rebanadas) tomando como guía los estudios realizados por Nils Salvensen. La
validez de la teoría de las rebanadas se basa en suponer que el buque navega a
velocidades moderadas en ausencia de sustentación dinámica y que la forma de
sus cuadernas varía gradualmente a lo largo de la eslora, cuya magnitud pre-
domina sobre la de la manga o el calado.(…) En el caso de nuestros buques, ló-
gicamente la fiabilidad del método podría ser suficiente en cuanto que la veloci-
dad es relativamente pequeña, y no presentan cambios bruscos en las formas de
carena. Sin embargo, no podemos afirmar lo mismo en cuanto la magnitud de la
eslora “predomina” sobre la manga, y en cuanto la manga alcanza valores atí-
picos, presentando unas formas llenas y un coeficiente de bloque de 0,83 ale-
jándonos de formas finas. El único camino fiable sería el estudio en un canal de
pruebas, pero esto se escapa de la presente tesis doctoral y queda abierto para
futuras investigaciones.
A pesar de todas estas dificultades no se ha querido renunciar a sugerir
acciones y estudios futuros a realizar en relación con el estudio dinámico de los
buques HLC y para evaluar algunos parámetros de comportamiento.
Aunque el campo que se abre a la investigación de estos buques en general es
muy amplio se ha considerado más interesante, quizá por ser más urgente, el problema
de la corrección de la estabilidad y más concretamente de las aceleraciones de escora
navegando en mares severos. Así mismo, sería conveniente conocer previamente el
comportamiento del buque (Carena 72), sus movimientos en condiciones de navega-
ción, es decir a plena carga de diseño (cargado con plataformas de perforación o de ex-
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
7. ACCIONES DE FUTURO A REALIZAR 275
plotación de peso y C.G., estudiadas en el capítulo 6, parágrafo 6-5), y soportando la
acción del viento sobre la misma.
En segundo lugar, se ha tratado en el capítulo 6, parágrafo 6-6, la corrección de la
estabilidad y de grandes aceleraciones en condiciones de navegación. Sin embargo, se
ha dejado a propósito para este capítulo las posibles investigaciones acerca de las posi-
bles correcciones de estabilidad transversal, enunciando aquellos sistemas que presentan
posibles aplicaciones a los buques en estudio, solos o asociados a otros sistemas. Habría
sido una banalidad tratar de la elección de estos sistemas en buques HLC cuando no se
tienen noticias de la aplicación de alguno que represente una verdadera innovación.
Dentro de los sistemas de control de la estabilidad transversal se ha considerado
como línea de investigación prioritaria el estudio de los tanques activos, especialmente
el estudio de un sistema de control que además de reducir los balances de escora contro-
le las aceleraciones de los pares de adrizamiento.
7-1 ESTUDIO DINÁMICO DE LOS BUQUES HLC- ENSAYOS CON MO-
DELOS.
El problema de conocer los movimientos de los buques en estudio y espe-
cialmente la C72 cuando navega en la mar a velocidad y rumbo constantes, se
reduce al de obtener la respuesta de ese buque cuando es excitado por un tren de
olas regulares de una frecuencia determinada que incide sobre el buque con el
rumbo relativo dado.
Considerando el supuesto de una mar irregular de cresta larga habría que de-
terminar la respuesta del buque cuando navega con velocidad y rumbo relativo a
la mar, frente a trenes de olas sinusoidales de cresta larga en el ensayo. (Véase
Bibliografía, Ref. 6)
De cada ensayo con una ola regular de una frecuencia dada (ω) se obtendrán
los valores correspondientes de la función de transferencia, es decir, la ordenada
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
7. ACCIONES DE FUTURO A REALIZAR 276
del operador de amplitud de respuesta o RAO, 2
( )H ω para las condiciones de
velocidad y rumbo ensayadas. Para cada condición de navegación habrá que en-
sayar con tantas ondas regulares como ordenadas RAO se quieran obtener. Cada
uno de estos ensayos proporciona el desfase entre la respuesta medida y la exci-
tación.
La magnitud de transferencia ( )H ω es una magnitud compleja que se defi-
ne mediante dos valores: su módulo y su desfase respecto a una referencia esta-
blecida por la ola excitadora. Sus valores adimensionalizados son:
Htt(ω) = amplitud de la translación / amplitud de la ola.
Hrr(ω) = amplitud de la rotación / pendiente máxima de la ola.
Si en virtud del principio de superposición, el oleaje regular viene represen-
tado por un espectro de elevaciones, Φζζ(ω), o de pendientes, Φζ’ζ’(ω), se puede
obtener el espectro de amplitudes de los movimientos del buque en sus seis gra-
dos de libertad.
La función de transferencia, como se ha dicho anteriormente, consta de la
amplitud de la respuesta y del desfase entre cada uno de los movimientos del
buque referido a una posición de referencia de la ola excitadora. Para poder de-
terminar el movimiento absoluto de cualquier punto del buque (cuerpo rígido)
habría que componer las traslaciones del C.G. del buque con las rotaciones alre-
dedor de dicho centro de gravedad del punto en cuestión. (Véase Bibliografía,
Ref. 6)
A pesar de las hipótesis simplificadoras, los resultados suelen ser bastante
aproximados a excepción del balance que en algunos casos se distancia de la
realidad.
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
7. ACCIONES DE FUTURO A REALIZAR 277
7.2 POSIBLES ESTUDIOS DE CORRECCIÓN DE LA ESTABILIDAD EXCE-
SIVA EN LOS BUQUES HLC MEDIANTE SISTEMAS DE ESTABILIZA-
CIÓN TRANSVERSAL Y SISTEMAS DE CONTROL.
Se ha considerado la corrección de la estabilidad transversal en los buques
HLC, y específicamente las aceleraciones transversales como objeto de investiga-
ción, en cuanto que la aplicación a estos buques en particular, por sus especiales ca-
racterísticas, hace necesario emplear mecanismos adecuados de corrección en con-
diciones de plena carga de diseño, con modelos que incorporen los posibles fletes
más significativos (plataformas de perforación, plataformas de explotación, etc.) y
se estudie la acción del viento y del olaje en condiciones de navegación.
El posible trabajo de investigación se podría plantear en tres etapas (Véase
Bibliografía, Ref. 16)
• Etapa 1: Estudio del comportamiento del buque sin sistema de estabilización.
• Etapa 2: Establecer criterios de elección del sistema de estabilización apropiado
y dimensionamiento del mismo en función de los requerimientos operativos.
• Etapa 3: Diseño del sistema de control adecuado para conseguir el máximo
rendimiento del sistema de estabilización definido en la etapa 2.
Existe una amplia gama de sistemas de estabilización disponibles en la ac-
tualidad para los diferentes buques. Alguno de ellos es común a casi todos los bu-
ques, otros limitados por el tamaño y funciones del buque. Se indican muy breve-
mente aquellos más conocidos aunque se ha tratado con mayor extensión los tan-
ques activos, considerando que este sistema presenta mejores condiciones para co-
rregir los excesos de estabilidad transversal y las altas aceleraciones de escora.
7.2.1. Quillas anti-balance
Este sistema es muy utilizado en los buques de pasaje y buques militares. Su
principio de funcionamiento es muy simple: se basa en la disipación de energía que
se produce por formación de remolinos en el movimiento de balance de unas plata-
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
7. ACCIONES DE FUTURO A REALIZAR 278
bandas longitudinales dispuestas en las zonas de los pantoques. El sistema ha teni-
do una enorme difusión gracias a la excelente relación coste/eficacia que presenta.
7.2.2. Estabilizadores giroscópicos
El comportamiento de estos sistemas se basa en el concepto de precesión es-
tacionaria (Véase Bibliografía, Ref. 17)
Básicamente, cuando un cuerpo que gira a velocidad constante sobre uno de
sus ejes principales de inercia (denominado eje de rotación) es sometido a un mo-
vimiento de giro a velocidad igualmente constante alrededor de otro cualquiera de
sus ejes principales de inercia (denominado eje de precesión), se produce un mo-
mento de reacción perpendicular a los citados ejes, de valor proporcional al produc-
to de las velocidades de rotación y precesión.
Así, si situamos en el interior de un buque un cilindro de masa apreciable gi-
rando a gran velocidad sobre su eje de simetría (el cual se dispone verticalmente) y
lo hacemos precesionar lentamente alrededor de un eje horizontal situado en la di-
rección babor /estribor se producirá un momento en la dirección proa/popa tendente
a escorar el buque a una u otra banda en función del sentido que impongamos a la
velocidad de precesión. Por lo tanto, gobernando el motor encargado de hacer pre-
cesionar al giroscopio con un sistema de control adecuado, es posible producir un
momento adrizante de naturaleza periódica capaz de oponerse al momento escoran-
te inducido por las olas.
7.2.3. Aletas anti-balance de sustentación dinámica.
Este sistema de estabilización tiene un principio de funcionamiento muy sim-
ple: el par inducido por la sustentación dinámica de un par de aletas situadas en las
zonas de los pantoques equilibra el par escorante inducido por la acción de las olas
sobre el buque. El movimiento de las aletas se produce mediante un sistema de ac-
cionamiento gobernado por un sistema de control automático.
Lo normal en buques de superficie es que las aletas no sean retráctiles, tengan
una relación envergadura/cuerda cercana a la unidad y dispongan de accionamiento
hidráulico.
Tesis Doctoral: “ESTABILIDAD DE UN BUQUE ULTRA HEAVY LIFT CARRIER”
7. ACCIONES DE FUTURO A REALIZAR 279
Este sistema suele dar resultados excelentes y es muy utilizado en buques de
eslora > 100 m, pero tiene el inconveniente de que no funciona con el buque parado
o navegando a baja velocidad, ya que el efecto de sustentación dinámica es aproxi-
madamente proporcional al cuadrado de la velocidad de avance del buque.
Una variante a lo arriba descrito, no evaluada, consiste en estabilizar el buque
mediante el uso de la pala del sistema de gobierno como aleta anti-balance, siendo
esto posible gracias al hecho de que el periodo propio de balance de un buque es
normalmente mucho menor que el tiempo de respuesta en cambio de rumbo del
mismo ante una metida de pala del timón. Hasta el momento hay poca experiencia